時間進入四月下旬,離期中考試還有兩周,離市物理競賽還有一個月。
雲衍的生活節奏更快了。他制定了詳細的時間表:
早上5:30-6:30:晨跑,鍛煉身體(系統提示體能影響精神力恢復)
6:30-7:30:英語聽力、單詞
白天上課:利用系統輔助高效聽課,課間刷競賽題
下午放學後:圖書館2小時,主要看大學物理、材料科學書籍
晚上:3小時系統學習,重點是物理和數學
周末:上午實驗室,下午競賽培訓,晚上總結復習
這樣高強度的學習,即使有系統輔助,也讓他有些吃不消。周三晚上,他在做一道復雜的電磁場題目時,眼前突然一黑,差點暈倒。
【警告:精神力已降至5/20,瀕臨透支。請立即休息。】
【長期透支可能導致永久性損傷。】
雲衍趕緊停下,吃了一粒精力恢復劑——這是他用積分兌換的,原本想留着關鍵時刻用。
淡藍色的液體入口微涼,很快,一股暖流涌遍全身,疲勞感迅速消退。效果持續了大約兩小時,足夠他完成今天的學習計劃。
但這不是長久之計。精力恢復劑10積分一支,太貴了。他需要從本上提升身體素質。
於是,晨跑從二十分鍾延長到四十分鍾,晚上睡前增加俯臥撐和仰臥起坐。飲食上也注意起來,母親做的飯菜盡量多吃,還用自己的錢買了些雞蛋和牛——謊稱是學校發的營養餐補貼。
父母雖然疑惑,但看到兒子成績進步、身體似乎也更結實了,也就沒多問。
周五,物理課。
王建國宣布了一個消息:“下周三,學校要舉辦‘科技活動周’,每個班要出一個科技作品參展。咱們班,我決定讓雲衍負責。”
教室裏響起議論聲。
“爲什麼是他啊?”
“他又不是班部。”
“就是,李強才是物理課代表。”
李強的臉又沉了下去。
王建國敲敲桌子:“安靜。我選雲衍,是因爲他有想法、會動手。上次物理興趣小組的實驗,你們都看到了。這次科技活動周,是展示我們班風采的機會,我希望大家配合雲衍。”
說完,他看向雲衍:“怎麼樣,有信心嗎?”
雲衍站起來:“老師,具體要做什麼樣的作品?”
“不限題材,但要體現科學原理,最好有創新性。可以個人做,也可以小組。下周二交方案,周五展出。”
“明白了,我會盡力。”
下課後,李強走過來,語氣生硬:“需要幫忙就說。”
雲衍有些意外。他還以爲李強會賭氣不配合。
“謝謝。我確實需要幫手。”雲衍坦誠道,“一個人時間不夠。”
“算我一個。”司徒瑤舉手,“我對機械比較熟。”
“我也來!”陳浩不知什麼時候竄進來了,“我最近在搞單片機,可以做個自動控制的東西。”
就這樣,一個四人小組湊齊了:雲衍總負責,李強動手能力強,司徒瑤心細,陳浩懂電子。
周末,四人在學校實驗室碰頭(司徒明幫他們申請了使用權限)。
“做什麼好呢?”陳浩撓頭,“機器人?小車?還是做個特斯拉線圈,噼裏啪啦放電,肯定帥!”
“安全第一。”雲衍否決,“特斯拉線圈電壓太高,不安全。”
“那做個斯特林發動機?”李強提議,“熱力學原理,挺有意思的。”
“斯特林發動機效率太低,演示效果一般。”司徒瑤說。
雲衍思考了一會兒。科技作品,既要體現科學原理,又要有觀賞性,還要有一定的創新。最好是能結合他最近在學的知識……
有了。
“我們做個磁懸浮裝置吧。”他說,“用電磁鐵懸浮一個金屬球,通過傳感器和反饋電路保持穩定。涉及電磁學、控制理論、電路設計,而且視覺效果很好。”
“磁懸浮?”陳浩眼睛亮了,“這個酷!我見過本的展覽,一個球浮在空中,還能旋轉!”
“但難度不小。”李強皺眉,“電磁鐵的設計、傳感器的選型、控制算法……我們做得出來嗎?”
“可以簡化。”雲衍在白板上畫示意圖,“電磁鐵用現成的,傳感器用光電對管,控制部分用模擬電路實現PID調節。單片機負責數據采集和顯示。”
他一邊畫一邊解釋,思路清晰。其他三人聽得連連點頭。
“光電對管檢測小球位置,信號放大後送入比較器,與設定值比較,誤差信號經過PID調節電路,控制電磁鐵的電流……”雲衍畫完框圖,“這樣,當小球偏離平衡位置時,系統會自動調整電磁鐵電流,把它拉回來。”
“這得用運算放大器吧?”陳浩說,“我家裏有幾個LM358,可以拿來用。”
“電磁鐵呢?”司徒瑤問。
“物理實驗室有。”李強說,“我做實驗時見過,是拆下來的舊設備,應該可以借。”
“那機械結構我來設計。”司徒瑤主動請纓,“得做個架子,把光電對管和電磁鐵固定好。”
分工明確,大家都很興奮。這是他們第一次真正做一個完整的。
接下來的幾天,四人利用課餘時間泡在實驗室。雲衍負責電路設計和控制算法,李強負責電磁鐵改造和機械安裝,司徒瑤畫設計圖並加工零件,陳浩負責單片機編程和顯示界面。
過程中遇到了不少問題:電磁鐵發熱嚴重、光電傳感器靈敏度不夠、控制電路振蕩……但每解決一個問題,大家都更有成就感。
雲衍也在這個過程中,將系統輔助發揮到極致。設計電路時,系統會提供仿真模擬;調試參數時,系統會給出優化建議;甚至焊接電路板時,系統還會糾正他的手法。
【電路設計經驗+8】
【控制理論理解+6】
【動手實踐能力+5】
經驗值穩步增長。更重要的是,雲衍發現,當他把學到的知識應用到實際中時,理解得更深了。以前書本上的PID調節、反饋控制,現在變成了實實在在的電路和代碼。
周四晚上,裝置終於調試成功。
接通電源,電磁鐵發出輕微的嗡鳴。雲衍將一個小鋼球放在電磁鐵下方,鬆開手——鋼球沒有落下,而是懸浮在空中,微微顫動。
“成功了!”陳浩歡呼。
李強長出一口氣:“真不容易。”
司徒瑤眼睛亮亮的:“好漂亮。”
鋼球穩定地懸浮在距離電磁鐵兩厘米的位置。當雲衍用手輕輕推它時,它會偏離,然後系統會自動調整電流,把它拉回平衡位置。陳浩的單片機顯示屏上,實時顯示着小球的位置和電磁鐵電流。
“精度怎麼樣?”雲衍問。
“波動範圍正負0.5毫米。”陳浩看着數據,“已經很穩了。”
“可以再加個旋轉功能。”司徒瑤提議,“在側面加個小電機,吹動小球旋轉。”
“好主意。”
周五,科技活動周展覽在學校禮堂舉行。各班的作品琳琅滿目:太陽能小車、水火箭、電磁炮、火山噴發模型……最受歡迎的是雲衍他們組的磁懸浮裝置。
鋼球靜靜地懸浮在空中,偶爾輕輕旋轉,在燈光下反射着金屬光澤。旁邊的展板上,詳細介紹了原理和制作過程。
參觀的學生和老師絡繹不絕。
“這個球怎麼不掉下來?”
“是磁鐵嗎?下面有磁鐵?”
“不對,磁鐵的話應該吸上去,不是浮着。”
雲衍和組員們輪流講解原理,忙得不亦樂乎。
校長也來了,在裝置前駐足良久。
“這是你們做的?”他問。
“是的,校長。”雲衍回答。
“原理呢?”
“利用電磁鐵產生磁場,通過光電傳感器檢測小球位置,反饋控制電流大小,實現穩定懸浮。”雲衍盡量通俗地解釋,“這涉及到電磁學、自動控制理論和電路設計。”
校長轉頭問旁邊的物理老師:“這個水平,相當於什麼程度?”
物理老師想了想:“大學二三年級吧。尤其是這個反饋控制,很多大學生都搞不明白。”
校長點點頭,看向雲衍:“你叫雲衍?初三(二)班的?”
“是。”
“我記住你了。”校長拍拍他的肩,“好好學,將來爲校爭光。”
校長走後,李強興奮地撞了雲衍一下:“聽到沒?校長記住你了!”
雲衍笑笑,心裏卻想得更遠。這次作品展出,是個很好的起點。接下來,如果能拿到市競賽一等獎,再發表點東西……
展覽結束,他們組毫無懸念地獲得了一等獎。獎品是一套精裝版的《百科全書》,還有一百元獎金。
“錢怎麼分?”陳浩問。
“每人二十五。”雲衍說。
“不行。”李強反對,“你是主力,應該多拿。”
“對。”司徒瑤附和,“電路是你設計的,算法也是你搞定的。我們只是打下手。”
“我也覺得。”陳浩難得正經,“要不這樣,你拿四十,我們每人二十。”
雲衍推辭不過,只好同意。他用這四十元,加上自己攢的一些錢,去書店買了幾本急需的參考書:《自動控制原理》《模擬電子技術基礎》《固體物理導論》。
書很貴,幾乎花光了所有錢。但雲衍覺得值——知識是無價的。
周末,雲衍再次來到司徒明的實驗室。這次,他們要表征上周制備的樣品。
拉曼光譜儀的作很復雜,司徒明親自上手。他將樣品放在載物台上,調整激光聚焦,然後啓動儀器。
屏幕上出現光譜曲線。司徒明仔細看着,眉頭漸漸皺起。
“怎麼了?”司徒瑤問。
“這個峰形……”司徒明指着屏幕,“不太對。石墨的特征G峰在1580 cm⁻¹左右,2D峰在2700 cm⁻¹左右。但這個樣品的2D峰,形狀很奇怪。”
雲衍湊過去看。確實,2D峰不是常見的單峰,而是有精細結構。他心中一動——這會不會是單層或少數層石墨烯的特征?
在後世,單層石墨烯的拉曼光譜有一個顯著特征:2D峰是單峰,且強度遠大於G峰。而雙層、多層石墨烯的2D峰會分裂成多個峰。
“叔叔,這個峰形,會不會是因爲樣品特別薄?”雲衍試探着問。
司徒明看了他一眼:“你也這麼想?我查查文獻。”
他翻出一本厚厚的英文期刊合訂本,快速瀏覽。幾分鍾後,他指着其中一頁:“看,這裏提到,石墨的層數減少時,2D峰會發生變化。但具體變成什麼樣,沒有詳細數據。”
“因爲很少有人做出真正薄到幾層的樣品。”雲衍說。
“對。”司徒明合上期刊,目光炯炯地看着他們,“你們可能真的做出了了不得的東西。”
實驗室裏安靜下來。只有光譜儀散熱風扇的嗡嗡聲。
“需要更多數據。”司徒明說,“不同厚度的樣品,系統地表征。還要做電學測試——如果真是單層或雙層,導電性應該和石墨完全不同。”
他想了想,對雲衍說:“這樣,你們繼續制備樣品,盡量多做幾種厚度的。我來聯系測試。另外,這個發現先不要對外說,等我確認了再公布。”
“明白。”雲衍點頭。他當然知道這意味着什麼——如果真能確認制備出了石墨烯,哪怕只是微米級的小片,也是重大突破。雖然1998年學術界對二維材料的關注度還不高,但這個發現足以發一篇不錯的論文。
更關鍵的是,這將是他的第一項“科研成果”。雖然主要功勞肯定是司徒明的,但作爲實驗參與者和創意提出者,他也能掛名。這對一個初中生來說,簡直是不可思議的履歷。
離開實驗室時,司徒明叫住雲衍,遞給他一個信封。
“這是?”雲衍疑惑。
“稿費。”司徒明說,“我幫你投了篇文章,刊登了。”
雲衍打開信封,裏面是一百二十元錢,還有一本最新期的《中學生數理化》雜志。翻到目錄頁,在中部位置看到一行字:《電磁感應問題的幾種巧解方法》,作者:雲衍。
“我幫你把上次競賽培訓講的那道題的幾種解法整理成文,投了過去。”司徒明笑着說,“編輯很欣賞,說思路新穎,適合中學生閱讀。這是稿費,雖然不多,但是個好開始。”
雲衍握着雜志,心裏涌起一股暖流。司徒明不僅在科研上指導他,還幫他鋪路。
“謝謝叔叔。”
“別客氣。你有天賦,也肯努力,我願意幫你。”司徒明正色道,“但是雲衍,記住,科研這條路很苦,也很漫長。你現在取得的這點成績,只是起點。不要驕傲,不要自滿。”
“我記住了。”
回家的公交車上,雲衍翻開雜志,找到自己的文章。雖然只是短短兩頁,雖然只是技巧性的小文章,但這是他的名字第一次變成鉛字。
窗外,1998年的龍城春意正濃。梧桐樹抽出新芽,街邊的玉蘭花開了,潔白如雪。
雲衍看着這一切,握緊了手中的雜志。
這只是開始。磁懸浮裝置、石墨烯實驗、發表文章……一步一個腳印。他要走的路還很長,但方向已經清晰。
系統面板在眼前展開:
【任務進度:市級物理競賽一等獎(剩餘38天)】
【當前積分:98/100】
【學科等級:物理LV4(210/1000),數學LV4(180/1000),材料科學LV2(45/200)……】
【特殊成就:首次科技作品獲獎(積分+20),首次發表文章(積分+30)】
【總積分:148/100】
積分終於突破100了。雲衍毫不猶豫:“系統,兌換X-01腦域開發藥劑。”
【兌換成功。消耗積分100點,剩餘48點。物品已發放至系統空間。】
一支裝着淡金色液體的小玻璃管,出現在系統空間裏。雲衍沒有立刻使用——他要在狀態最好的時候使用,最大化效果。
公交車到站了。雲衍下車,朝家的方向走去。
夕陽將他的影子拉得很長。少年背着書包,步伐堅定。
他知道,更艱難的挑戰還在後面。市競賽、中考、石墨烯的深入研究、更多的科技探索……但此刻,他心中充滿信心。
因爲他不僅有重生的記憶,有超越時代的眼光,還有一個來自高等文明的系統。
更因爲他自己,有決心,有毅力,有不屈的意志。
星辰大海的征途,就從這小小的磁懸浮裝置、這片微米級的石墨烯、這篇短短的文章開始。
前方,路還很長。但少年已經啓程。