Trong phòng thi tại Phục Đại Vật Lý Lâu.
Lý Đông nhíu mày đọc kỹ đề bài.
"Hệ thống quét đều... nhiệt độ chất lỏng ngâm tăng tức thời..."
Hắn viết ra giấy nháp vài tham số cốt lõi của cơ học chất lưu và truyền nhiệt.
"Phải giải quyết vấn đề của nước thôi!"
"Dùng hệ thống tản nhiệt chủ động vi lưu thì sao nhỉ?"
"Có thể thiết kế một kênh lưu thông tuần hoàn tần số cao ngay phía trên bàn phiến bán dẫn để cuốn trôi nhiệt lượng trong nháy mắt."
Nhưng vừa nghĩ ra, Lý Đông đã lập tức gạt đi.
"Không được, không ổn."
"Tốc độ quét của bàn phiến bán dẫn bét nhất cũng 1200mm/s, thời gian nhiệt độ chất lỏng ngâm tăng tức thời do laser xung đơn gây ra chỉ tính bằng micro giây. Tốc độ phản hồi nhiệt của hệ thống vi lưu tuần hoàn căn bản là không đuổi kịp."
"Đã thế còn phải khống chế mức tăng nhiệt độ cục bộ dưới 0,001°C thì mới đáp ứng được yêu cầu về độ rộng đường."
"Một triệu tệ e là không kham nổi."
Lý Đông vò đầu bứt tai, thử tiếp cận từ một góc độ khác.
"Vậy dùng bù quang học thích ứng thì sao? Thêm gương phản xạ biến dạng vào đường truyền ánh sáng, đo nhiệt độ theo thời gian thực rồi triệt tiêu hiệu quang trình?"
Lý Đông lắc đầu, lại tự bác bỏ.
"Đề bài yêu cầu không được thay đổi cấu trúc và thông số của hệ thống quang học phơi sáng hiện tại, cách này cũng hỏng bét."
Toàn là ngõ cụt.
Bao nhiêu phương án lý thuyết Lý Đông nghĩ ra, cứ áp thêm cái "ràng buộc thực thi công trình" khắc nghiệt này vào là lập tức phá sản toàn tập.
Cùng lúc đó, cách Lý Đông không xa, trán Kiều Phàm đã rịn đầy mồ hôi.
Cậu thiên tài được Trường công lập số Bảy, Thành phố Dung coi như bảo vật này, giờ phút trên giấy nháp đã viết chi chít các phương trình Navier-Stokes (phương trình N-S) và phương trình vi phân riêng phần truyền nhiệt tức thời.
Hắn dùng phương pháp sai phân hữu hạn để suy ra mô hình phân bố giá trị ba chiều của nhiệt lượng trong nước tinh khiết chảy với tốc độ cao. Về mặt lý thuyết, hắn đã tính toán mối quan hệ khớp nối giữa trường dòng chảy và trường nhiệt độ đến mức cực hạn.
Thế nhưng... rồi sao nữa?
Tính ra được thì giải quyết vấn đề gì? Để đạt được mức độ kiểm soát nhiệt độ cỡ này, thể tích và giá thành của thiết bị...
Dưới một triệu tệ á? Đùa kiểu gì thế!
"Không thể nào làm được... Lý thuyết thì khả thi đấy, nhưng áp dụng vào thực tế công trình thì đúng là ngõ cụt."
Kiều Phàm lẩm bẩm tự nói.
Còn ở chếch phía trước Lý Đông, nam sinh của Trường Trung học Ma Đô kia sắc mặt đã xám xịt như tro tàn.
Người khác không biết độ hóc búa của đề bài này, chẳng lẽ hắn lại không biết?
Hắn tên là Lâm Kiến, con trai của Lâm Vĩ!
Người khác chỉ coi đây là một câu hỏi biến thái vượt chương trình học, nhưng Lâm Kiến biết rất rõ, đây chính là bài toán khó mà bố hắn dạo gần đây vẫn luôn tìm cách chinh phục.
"Đề này không phải do bố mình ra đấy chứ? Lại đem đi đố học sinh cấp ba sao?"
......
Thời gian chậm rãi trôi qua, Lý Đông ép bản thân phải bình tĩnh lại.
"Hướng suy nghĩ của mình chắc chắn có vấn đề rồi. Ngay cả mấy vị tiến sĩ quang học của Hoa Hiên còn bó tay, mình lấy tự tin ở đâu ra mà nghĩ bản thân có thể giải quyết chứ?"
Lý Đông nhắm mắt lại.
Nếu như...
Nếu như các đại lão trong "Nhóm học tập Thanh Long" nhìn thấy đề bài này, họ sẽ nghĩ thế nào?
Đột nhiên, hắn dường như nghĩ ra điều gì đó.
Mấy ngày trước, khi Ngưu Đốn nghiên cứu phát triển kính hiển vi khúc xạ, hình như cũng rơi vào ngõ cụt "làm sao để mài giũa môi trường thấu kính hoàn hảo nhằm loại bỏ quang sai sắc".
Lúc đó mình đã "chỉ điểm" cho vị thần vật lý kia thế nào nhỉ?"Thưa ngài Ngưu Đốn, ngài quá bận tâm đến sự hoàn hảo của môi trường mà bỏ qua bản chất của chính ánh sáng rồi."
"Bản chất của ánh sáng sao..."
Lý Đông dường như đã nắm bắt được manh mối gì đó...
Trong đầu hắn chợt vang lên giọng nói kiêu ngạo của Ngưu Đốn.
"Cậu chính là đứa cháu trai ngu ngốc của vị các hạ lớp 12 kia đấy à? Đầu óc cậu bị cửa của Hiệp hội Hoàng gia kẹp rồi hay sao?"
"Vấn đề mà chú cậu vừa mới nói mấy ngày trước, sao cậu lại chui đầu vào cái ngõ cụt 'môi trường' nữa rồi?"
"Đúng rồi!"
Lý Đông mở bừng mắt.
"Bây giờ tất cả mọi người đều giống hệt như Ngưu Đốn lúc bị kẹt trong 'sắc sai thấu kính'! Ai nấy đều đang sống chết với cái chất lỏng ngâm chìm - thứ đóng vai trò là 'môi trường truyền sáng' này."
"Cố gắng ép sự dao động nhiệt độ và chiết suất của môi trường về con số không!"
Kỹ năng [Quang Ảnh Động Sát] ngay khoảnh khắc này đã phát huy tác dụng.
Trong mắt Lý Đông lúc này chẳng còn tờ giấy thi nào nữa, chỉ có một chùm laser excimer ArF màu tím sẫm, xuyên qua vật kính, chiếu thẳng vào làn nước siêu tinh khiết...
Khóe miệng Lý Đông đã cong lên, không sao giấu nổi nụ cười.
"Mình căn bản không cần phải cố sống cố chết kiểm soát chiết suất (n) của môi trường! Mình chỉ cần kiểm soát bước sóng chân không (λ) của nguồn sáng là được!"
"Một khi chiết suất của chất lỏng ngâm chìm thay đổi một lượng Δn, mình chỉ cần đồng bộ tinh chỉnh bước sóng nguồn sáng, bù trừ cho nó một lượng Δλ theo đúng tỷ lệ đó."
"Chỉ cần đảm bảo phương trình (n+Δn)/(λ+Δλ) = n/λ luôn đúng, nghĩa là λ và n luôn thay đổi theo cùng một tỷ lệ nghiêm ngặt."
"Vậy thì khi thế vào công thức pha, pha mới φ' = 2π・(n+Δn) L/(λ+Δλ) = 2π・nL/λ = φ, sẽ mãi mãi giữ nguyên không đổi!"
Quan trọng hơn cả, đẳng thức này hoàn toàn không phụ thuộc vào góc tới của tia sáng hay chiều dài quang trình.
Bất kể tia sáng đi vào chất lỏng ngâm chìm với góc tới lớn đến đâu, bất kể quang trình của nó là bao nhiêu, chỉ cần n và λ thay đổi cùng tỷ lệ, pha của mọi tia sáng đều sẽ giữ nguyên giá trị ban đầu, tính chất đường quang bằng nhau giữa vật và ảnh sẽ không bị phá vỡ.
Thậm chí, ngay cả sự thay đổi độ sâu tiêu cự do biến thiên chiết suất gây ra cũng sẽ bị triệt tiêu vì lượng bù trừ là cực kỳ nhỏ.
Khẩu độ số NA = n・sinθ, độ sâu tiêu cự DOF = λ/NA².
Mặc dù khi tinh chỉnh λ và n cùng tỷ lệ, về mặt vật lý sẽ không thể giữ cho DOF hoàn toàn hằng định, nhưng lượng điều chỉnh bước sóng vỏn vẹn vài pm này chỉ tạo ra dao động độ sâu tiêu cự ở mức một phần nghìn nanomet. Nằm trong phạm vi dung sai công trình, sai số này hoàn toàn có thể bỏ qua!
Hắn đã tìm ra điểm đột phá rồi!
Lý Đông lập tức chuẩn bị viết "Giải pháp bù trừ điều chỉnh đồng bộ bước sóng nguồn sáng theo thời gian thực" này lên giấy thi.
Thế nhưng, ngay khi vừa đặt bút, hắn lại đột nhiên khựng lại.
"Khoan đã..."
"Muốn tinh chỉnh λ, máy laser bắt buộc phải nhận được một lệnh điều khiển cực kỳ chuẩn xác, vậy lệnh này lấy từ đâu ra?"
Đề bài yêu cầu tốc độ phản hồi ≤ 1ms, hơn nữa không được có bất kỳ bộ phận nào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt phiến bán dẫn.
Điều này đồng nghĩa với việc, phương án dùng cảm biến nhiệt độ tiếp xúc để đo nhiệt độ nước thực tế hoàn toàn phá sản, tốc độ phản hồi căn bản không đạt tiêu chuẩn.
"Cách duy nhất chính là... điều khiển tiến!"
Thuộc tính 0.2 hoàn hảo không tì vết của Lý Đông bắt đầu phát huy tác dụng.
"Bắt buộc phải thiết lập trước một mô hình ánh xạ thật chuẩn xác."
"Tất cả các tham số điều kiện làm việc cốt lõi của hệ thống này hiện tại đều đã được biết rõ.""Mình chỉ cần thông qua thí nghiệm sơ bộ để xác định mức tăng nhiệt độ tức thời ΔT của chất lỏng ngâm chìm bên trong khe phơi sáng dưới các tổ hợp tham số vận hành khác nhau. Sau đó, dựa vào hệ số nhiệt độ chiết suất của nước siêu tinh khiết để suy ra Δn tương ứng. Cuối cùng, truyền thẳng giá trị bù trừ đã tính trước này về máy laser, để nó đồng bộ hoàn thành điều chỉnh Δλ ngay khoảnh khắc tia laser phát ra!"
Nghĩ thông suốt được điểm này, Lý Đông lại cảm thấy bất lực tột cùng.
Cốt lõi để xây dựng mô hình dự đoán phản hồi không độ trễ này là gì?
Chính là phải mô tả chuẩn xác mối quan hệ ghép nối giữa sự lắng đọng năng lượng laser, dòng chảy của chất lỏng ngâm chìm và sự truyền nhiệt tức thời trong điều kiện biên quét tốc độ cao.
Bản chất của nó là phải giải ghép nối mạnh giữa phương trình Navier-Stokes và phương trình truyền nhiệt tức thời, từ đó thiết lập một ánh xạ số trị chính xác giữa các tham số vận hành và Δn.
Lý Đông nhìn phương trình điều khiển dòng chảy do chính mình viết ra trên giấy nháp, khẽ cười khổ.
Hắn hiểu quang học sóng, hiểu cơ học cổ điển, hiểu cả những định luật cơ bản của nhiệt động lực học.
Nhưng hắn chưa từng học bài bản về Cơ học chất lỏng tính toán, cũng chưa nắm vững công cụ giải số trị cho loại hệ phương trình vi phân riêng phần phi tuyến mạnh này.
Hắn có thể viết ra dạng phương trình, nhưng lại không cách nào hoàn thành việc giải và xác định tham số cho mô hình kỹ thuật.
"Thầy Trần nói đúng thật, kiến thức của mình quả nhiên vẫn chỉ là những hòn đảo rời rạc."
"Phải sớm xây cầu nối chúng lại thôi... Cây cầu mà thầy Trần xây vẫn còn quá thô sơ."
Lý Đông đặt bút xuống, thở dài một hơi.
"Mình đã tìm ra điểm đột phá, nguyên lý quang học cốt lõi hoàn toàn thông suốt, lộ trình thực hiện kỹ thuật cũng đã rõ ràng. Thế nhưng, bước cuối cùng để đưa vào thực tế là 'xây dựng và giải mô hình phản hồi ghép nối dòng nhiệt' lại vượt quá giới hạn năng lực hiện tại của mình."
Hắn không cố đấm ăn xôi đi viết bừa những công thức toán học mà bản thân không hiểu.
Hắn chỉ thản nhiên viết lại mạch tư duy của mình vào phần bài làm.
Ở phần cuối, hắn còn bổ sung thêm:
【Nút thắt cổ chai trong thực hiện kỹ thuật: Để đạt được sự bù trừ chuẩn xác dưới mọi điều kiện vận hành, cần phải xây dựng mô hình số trị ghép nối dòng nhiệt mạnh giữa phương trình Navier-Stokes và phương trình truyền nhiệt tức thời, từ đó hoàn thành việc xác định và giải chính xác mối quan hệ ánh xạ.】
【Do bản thân hiện tại còn thiếu khả năng giải số trị cho hệ phương trình vi phân riêng phần phi tuyến mạnh này cũng như thiếu điều kiện xác định tham số kỹ thuật, nên không thể hoàn thành việc xây dựng cụ thể mô hình thuật toán điều khiển. Vì vậy, lời giải cho câu hỏi này xin được dừng lại tại đây.】
Lý Đông đóng nắp bút lại, khẽ thở dài.
"Xem ra mình vơ vét vẫn còn hơi ít nhỉ."
Thế nhưng lúc này Lý Đông vẫn chưa hề hay biết, bước đi mà hắn vừa hoàn thành mang ý nghĩa then chốt đến nhường nào. Đây chính là bước đột phá từ 0 đến 1 đấy!