Chương 203: Trạng thái lượng tử hoàn toàn mới

Trạm làm việc, màn hình ngập tràn dữ liệu dày đặc, phủ kín toàn bộ giao diện. Ba tháng dữ liệu thí nghiệm thô sơ, nhật ký chi tiết từng thí nghiệm, từng ghi chép truy tìm sai số, thậm chí cả thông số sinh trưởng mẫu vật—tất thảy đều hiển hiện rõ ràng.

Dữ liệu sạch sẽ vô cùng.

Nhóm nghiên cứu đã kiểm soát sai số triệt để đến mức không tưởng: nhiễu nền bị triệt tiêu gần tới giới hạn lượng tử của thiết bị, độ trôi của điện trở tiếp xúc được khống chế dưới 0,01%, thậm chí hệ số giãn nở nhiệt của đế mẫu còn được hiệu chuẩn từng điểm.

Điều đó có nghĩa, đoạn tín hiệu vướng dị thường kia không phải là nhiễu đo lường—mà chính là phản ứng vốn có của hệ thống.

Từng dòng dữ liệu dày đặc lướt qua trong tâm trí Tiểu Túc, ông tái dựng nhật ký thí nghiệm ba tháng theo trình tự thời gian, hình thành nên một biểu đồ tiến hóa thông số động.

Khi chìm vào suy tưởng, toàn bộ khí trường xung quanh ông biến đổi.

Quách Văn Anh đứng bên cạnh, thở khẽ đến mức không dám phát ra tiếng động nhỏ, sợ làm gián đoạn dòng suy nghĩ của Tiểu Túc.

Ông nhìn thấy ánh mắt Tiểu Túc quét qua dữ liệu nhanh vô cùng, nhưng chính xác đến kỳ lạ. Mỗi lần dừng lại, đều trúng ngay vào khớp then quan trọng nhất trong dữ liệu.

Những khớp then ấy, hoặc là khoảnh khắc tín hiệu dị thường xuất hiện, hoặc là vị trí then chốt trong điều chỉnh thông số thí nghiệm—ngay cả những nhà nghiên cứu chuyên xử lý dữ liệu lâu năm như họ cũng phải đối chiếu cẩn thận mới phát hiện ra, vậy mà Tiểu Túc chỉ cần liếc mắt là khóa ngay.

"Tiểu Túc, em có cần anh giải thích quy tắc chú thích dữ liệu không?" Quách Văn Anh không nhịn được, hỏi nhỏ.

"Chúng anh chú thích dữ liệu có những ký hiệu đặc biệt, chẳng hạn 'M' là cường độ từ trường, 'T' là nhiệt độ, 'S' là cường độ tín hiệu, còn những ký hiệu sai số khác nữa... có cần anh giải thích không?"

Tiểu Túc lắc đầu nhẹ, giọng điềm tĩnh: "Không cần, đọc được."

Giọng ông ngắn gọn, nhưng chứa đựng sự chắc chắn tuyệt đối, khiến người ta không thể không tin.

Thực ra, ngay từ khoảnh khắc Quách Văn Anh mở dữ liệu, Tiểu Túc đã thông qua ngữ cảnh và quy luật chú thích, nắm bắt được nghĩa của mọi ký hiệu—chẳng cần phải giải thích dài dòng.

Quách Văn Anh khẽ cười gượng, không nói thêm, chỉ đứng im bên cạnh, sẵn sàng đáp ứng mọi thắc mắc của Tiểu Túc.

Trong lòng ông càng lúc càng ngưỡng mộ cậu thiếu niên này. Không chỉ bởi tài năng nghiên cứu khoa học, mà còn bởi sự nhạy bén quan sát và năng lực lập luận logic siêu việt. Nếu đem khả năng ấy ứng dụng vào vật lý thực nghiệm, quả thực như sở hữu vũ khí thần kỳ không gì địch nổi.

Đằng xa, Đường Nguyên đứng cạnh Lý Vi Phương, thì thầm:

"Thầy Lý, thầy nghĩ Tiểu Túc sẽ đột phá từ đâu đây? Mấy dữ liệu này tụi em xem đi xem lại cả triệu lần rồi, chẳng thấy quy luật gì cả."

Lý Vi Phương lắc đầu nhẹ, ánh mắt vừa không chắc chắn vừa tràn đầy hy vọng:

"Khó mà nói trước được. Nhưng tài năng toán học của Tiểu Túc thì ai cũng nhìn thấy rõ. Có lẽ tụi mình bị bế tắc bởi giới hạn lý thuyết vật lý, còn Tiểu Túc nhìn từ góc độ toán học, có thể sẽ phát hiện ra điều mà chúng ta bỏ sót. Bởi lẽ, bất kỳ hiện tượng vật lý nào cuối cùng cũng có thể được mô tả bằng toán học—đoạn tín hiệu dị thường này cũng không ngoại lệ."

Bà đã nghiên cứu vật lý chất ngưng tụ nhiều năm, thấu hiểu tầm quan trọng của toán học đối với vật lý. Nhiều lúc, hiện tượng dị thường trong thí nghiệm vật lý không thể giải thích bằng lý thuyết hiện có, chính bởi thiếu công cụ toán học phù hợp.

Còn Tiểu Túc, đúng là thiên tài có thể sáng tạo ra những công cụ toán học ấy.

Tiểu Túc không để tâm tới những lời thì thầm của hai người, vẫn chăm chú gỡ rối dữ liệu.

Lúc này, ánh mắt ông dừng lại trước nhóm dữ liệu dưới điều kiện từ trường không.

Cường độ tín hiệu về không, nhưng bộ khung của mô hình phân bố không gian vẫn tồn tại.

Những cấu trúc hình lá ấy, dưới điều kiện không có trường ngoài, không biến mất thành nhiễu ngẫu nhiên—mà vẫn giữ lại một đường cong biên khép kín, rõ ràng.

Đường cong ấy không có độ cong đều đặn, mà thể hiện quy luật biến đổi phân đoạn, gần như rời rạc. Tại bốn giá trị độ cong đặc trưng, đường biên xuất hiện những "gấp khúc" rõ rệt.

Đây không phải là cấu trúc mà một quá trình ngẫu nhiên có thể tạo ra. Tiêu Tú trong tâm trí đã tham số hóa biên của chiếc lá này, thu được một đường cong khép kín γ(s). Anh nhanh chóng tính toán độ cong toàn phần ∮κ(s)ds của nó, phát hiện ra rằng nó chính xác bằng bội số nguyên của 2π, cụ thể là gấp đôi 2π. Đây là một bất biến tô pô điển hình, thường xuất hiện trên các mặt có kiểu giống như có "lỗ", tức là không đơn liên. Nhưng ở đây chỉ là một mặt hai chiều. Tiêu Tú nhíu mày một chút. Điều này có nghĩa là, biên của chiếc lá này bao quanh một vùng mà trong không gian tham số sâu hơn có thể tương ứng với một cấu trúc có "lỗ", một đối tượng không thể mô tả bằng vùng đơn liên đơn giản.

Anh tạm gác quan sát này sang một bên, chuyển sang xem xét dữ liệu trong điều kiện kích thích năng lượng cao. Mối quan hệ giữa cường độ tín hiệu và năng lượng kích thích không phải là tuyến tính. Khi năng lượng kích thích vượt quá một ngưỡng nhất định, khoảng 47meV, tín hiệu bất thường sẽ đột ngột xuất hiện, và cường độ tăng theo luật lũy thừa với số mũ khoảng 1.37. Đây không phải là phổ hấp thụ cộng hưởng thông thường, cũng không phải đặc trưng của quá trình đa photon. Điều quan trọng hơn là sự phân bố không gian. Ở các mức năng lượng kích thích khác nhau, cấu trúc dạng lá sẽ thay đổi, các điểm uốn trên biên sẽ di chuyển, giá trị độ cong rời rạc sẽ nhảy vọt, nhưng số lượng điểm uốn luôn giữ nguyên là bốn, đây là một bất biến.

Điều này gợi ý một điều kiện nào đó đã được lượng tử hóa. Tiêu Tú đứng thẳng lên, ánh mắt rời khỏi màn hình, bàn tay trái không tự chủ chống lên cằm. Bộ não của anh đang hoạt động hết công suất, so sánh các đặc điểm dữ liệu trước mắt với các cấu trúc toán học đã biết. Cấu trúc dạng lá, phổ độ cong rời rạc, bất biến tô pô có độ cong toàn phần khác không, hành vi kích thích ngưỡng, tăng trưởng theo luật lũy thừa, các điểm uốn lượng tử hóa—những đặc điểm này đều chỉ về cùng một hướng: không gian trạng thái điện tử không liên tục, mà bị chia thành các lớp lá khác nhau bởi một quan hệ tương đương nào đó.

Mỗi chiếc lá tương ứng với một pha tô pô xác định, biên giữa các lá tương ứng với các điểm chuyển pha. Và tín hiệu vướng víu bất thường quan sát được trong thí nghiệm chính là hình chiếu của một pha tô pô năng lượng cao nào đó trong không gian ba chiều thực. Hình chiếu này giữ lại thông tin tô pô quan trọng của không gian mẹ, tức là số lượng điểm uốn tương ứng với giá trị của một số Chern nào đó, độ cong toàn phần lượng tử hóa tương ứng với tính nguyên của lớp Chern thứ nhất, còn hành vi kích thích ngưỡng thì hé lộ kích thước khe năng lượng từ pha năng lượng thấp sang pha năng lượng cao.

Tiêu Tú quay người lại, giọng vẫn bình thản nhưng tốc độ nói nhanh hơn thường lệ, cho thấy tư duy của anh đang tăng tốc: "Việc kiểm tra sai số của các cậu không có vấn đề gì. Đoạn tín hiệu này không phải là nhiễu, cũng không phải là giả tín hiệu từ thiết bị. Nó là một hiện tượng vật lý thực sự tồn tại, và còn có cấu trúc toán học rõ ràng nữa."

Quách Văn Anh, Lý Vi Phượng và Đường Nguyên Bản cùng nín thở. Tiêu Tú không nhìn họ, ánh mắt vẫn đăm đăm vào màn hình, nhưng giọng nói có thêm chút quả quyết: "Lý thuyết dải năng lượng tô pô hiện nay chỉ dựa trên hình ảnh đơn hạt, không thể xử lý được sự vướng víu phi cục bộ do tương quan điện tử tạo ra. Trong khi đó, thuyết trường năng lượng cao có thể mô tả sự vướng víu, nhưng lại thiếu đi sự khắc họa tính ổn định tô pô. Thí nghiệm của các cậu vừa vặn rơi vào khe hở giữa hai lý thuyết này, vừa cần xử lý tương quan đa thể, vừa cần duy trì sự bảo vệ tô pô."

Anh dừng lại một chút, đầu ngón tay vẽ trên không trung một vòng tròn ảo: "Vì vậy, không phải thí nghiệm của các cậu sai, cũng không phải các lý thuyết hiện có hoàn toàn sai lầm, mà là khuôn khổ lý thuyết hiện tại vẫn chưa đủ toàn diện. Những gì các cậu quan sát được, là một đối tượng cần một ngôn ngữ toán học mới để mô tả."

"Một trạng thái lượng tử hoàn toàn mới."

"Một trạng thái lượng tử hoàn toàn mới?" Câu nói này như một tiếng sét đánh, nổ tung trong tâm trí của Quách Văn Anh, Lý Vi Phượng và Đường Nguyên Bản.

Họ cuối cùng cũng hiểu ra rằng, lý do mình bị kẹt suốt hai năm trời không phải vì lỗi của thí nghiệm, mà bởi đây là một trạng thái lượng tử mới nằm ngoài khuôn khổ lý thuyết hiện có.

Quách Văn Anh thoát khỏi cơn mê, đôi mắt ngơ ngác đầy hoang mang, "Nhưng... nếu đây là một trạng thái lượng tử hoàn toàn mới, vậy nền tảng lý thuyết của nó là gì?"

"Hiện vẫn chưa rõ ràng," Tiêu Túc lắc đầu thản nhiên, chẳng hề che giấu chút nào, "nhưng dữ liệu không bao giờ lừa dối người ta. Hành vi của đoạn tín hiệu này khác biệt hoàn toàn so với bất kỳ trạng thái lượng tử nào đã biết."

"Nó vừa có tính bền vững của trạng thái tô pô—tức khả năng chống nhiễu—vừa sở hữu sự vướng víu phi địa phương của trạng thái lượng tử năng lượng cao. Đây là một hiện tượng hoàn toàn chưa từng được phát hiện."

Ba người nhìn nhau, đều nhận ra trong ánh mắt đối phương sự kinh ngạc và khó tin.