第34章 上帝的坐标系(求收藏求追读求月票!)

作品:《学霸的模拟器系统

    颠簸的依维柯,像一只勤勤恳恳的铁皮甲虫,载着春江七中物竞小组的希望,再次驶向金陵。


    车厢里的气氛,比上次来时更加凝重。


    梁立峰等人正襟危坐,翻阅着自己积累的习题本,连窗外的风景都无心去看。


    林允宁依旧靠着窗户,戴着耳机,闭目养神。


    他无意识地用指尖摩挲着手腕上那个洗得有些发白的运动护腕,看似在听歌,实则意识早已沉入那片无人可见的幽蓝光幕。


    【学霸模拟器】


    【当前知识模块】


    【数学】:


    高中数学:LV.3直觉洞察


    高中数学奥林匹克:LV.2范式掌握


    高等数学:LV.2范式掌握


    【物理】:


    高中物理:LV.3直觉洞察


    高中物理奥林匹克:LV.3直觉洞察


    普通物理学:LV.2范式掌握


    理论力学:LV.2范式掌握


    实验物理学基础:LV.2范式掌握


    量子力学导论:LV.1概念认知


    【天赋】:深度专注(LV.1)、抽象建模(LV.1)、心灵手巧(LV.1)


    【模拟时长剩余:285小时15分钟】


    “理论力学”已经达到LV.2。


    这意味着,他已经初步掌握了那套被称作“上帝语言”的分析力学工具。


    ……


    考场外,人头攒动。


    当林允宁一行人出现时,金陵外国语学校的队伍中,两道锐利的目光立刻投了过来。


    许嘉诚依旧是一副冷峻的表情,但眼神中已经没了初见时的鄙夷。


    而他身旁的周衍,则推了推金丝眼镜,主动走了过来,脸上带着温和的笑容。


    “林允宁同学,”


    他开口,声音不大,却清晰地压过了周围的嘈杂,“一周不见。看你胸有成竹的样子,应该准备得很充分吧。”


    “还行吧,随便看了看。”


    林允宁打了个哈欠。


    对于这种寒暄,他真是半点兴趣也无,甚至连眼前这人的名字,他都记不起来了。


    “实验玩的是技巧,但理论,玩的是思想。”


    周衍的笑容依旧,话语里却暗藏机锋,“希望今天的卷子,能让我们看到一些……超越了‘技巧’的东西。”


    这番话,说得客气,却字字诛心,直接把战火点燃。


    林允宁闻言,只是笑了笑,懒得多说一个字,径直走向了考场。


    那副浑不在意的姿态,让周衍准备好的一肚子说辞,都堵在了喉咙里,不上不下。


    “这家伙……”许嘉诚走到他身边,低声道,“你看他的眼神,好像根本没把我们放在眼里。”


    “不是没放在眼里,”


    周衍的镜片后闪过一丝凝重,“他的思维方式,也许跟咱们都不一样。走吧,考场上见真章。”


    ……


    2005年中学生物理竞赛,复赛理论考试的铃声,准时响起。


    墙上挂钟秒针“咔哒、咔哒”的声响,像一把小锤,不轻不重地敲在每个人的神经上。


    七道大题,如同一座座陡峭的山峰,横亘在所有考生面前。


    时间过半,整个阶梯教室里,汗水浸湿衣物的味道,混合着油墨香,气氛压抑得让人窒息。


    前六道题,林允宁做得不紧不慢。


    凭借着LV.3的奥赛物理直觉,和LV.2的高等数学工具,这些看似复杂的题目在他眼中,都被迅速地拆解、建模,然后用最简洁的路径解决。


    而当他翻到最后一页,看到那道压轴题时,连他都不由得挑了挑眉。


    【在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。一根长度为L、质量为m、电阻不可忽略的均匀导体棒,其一端通过光滑铰链固定在O点。铰链导电,棒的自由端与同轴圆环滑触形成闭合回路;回路总电阻为R。导体棒可绕O点在空间内自由转动。现使其以角速度ω绕竖直轴在水平面内匀速转动,导体棒与竖直方向的夹角θ在稳定后不再变化。空气阻力不计,设角速度范围内离心力矩相对重力与磁力矩可忽略,求:(1)稳定后的夹角θ;(2)系统产生的热功率P。】


    “啧,有点意思。”


    ……


    与此同时,许嘉诚和周衍也攻克到了这最后的关隘。


    两人看到题目的瞬间,脸色不约而同,都变得无比凝重。


    “动态平衡……”


    许嘉诚深吸一口气,立刻在草稿纸上建立起坐标系。


    他的思路清晰而稳健:受力分析!


    重力、洛伦兹力、安培力、支持力……


    导体棒上每一个微元都在做圆周运动,受到的安培力方向和大小都与半径有关,必须积分!


    而安培力产生的力矩,又要与重力力矩平衡……


    “刷刷刷……”


    许嘉诚的笔尖在草稿纸上飞舞,一行行复杂的积分方程和三角函数变换迅速占满了纸面。


    一滴汗水从他的额角滑落,顺着鼻梁滴下,正好晕开了一个写到一半的积分符号,如同战场上无声的遗迹。


    他烦躁地用袖口擦去,留下一道淡淡的黑色墨痕。


    另一边,周衍则看穿了硬算的陷阱。


    “不能直接分析力,太复杂了。从能量入手!”


    他试图建立功率平衡方程:重力不做功,安培力的功率等于系统产生的热功率。


    但安培力是变力,其功率的计算,同样需要进行复杂的积分。


    并且,这涉及到速度与力的点乘,引入了更复杂的角度关系。


    这是另一片更深的泥潭。


    两位金陵王牌,用尽浑身解数,在各自选择的战场里奋力搏杀。


    而林允宁,在短暂的审视后,却放下了笔。


    他靠在椅背上,闭上了眼睛。


    “太乱了……”


    他有些嫌弃地撇了撇嘴,好像看见了一件设计拙劣的艺术品。


    “问题出在参考系上。在地面上看,棒子在转,洛伦兹力无时无刻不在变化,分析起来当然一团乱麻。”


    【抽象建模】的天赋,让他在脑海中瞬间构建了一个全新的世界。


    “如果……我跟着棒子一起转呢?”


    一个大胆的念头闪过,整个物理图像瞬间被重构!


    在与导体棒一同旋转的非惯性参考系里,棒是静止的!


    一个动态问题,瞬间就变成了静态平衡问题!


    他的思维豁然开朗。


    “在这个参考系里,除了重力和支持力,还需要引入两个‘虚拟’的力——离心力和科里奥利力。而原本的洛伦兹力,则因为电荷的相对运动,可以被等效为一个从转轴指向棒末端的、恒定的等效电场!


    “沿棒方向做一次一维线积分即可得到动生电动势,从而得到恒定回路电流,进而与重力矩平衡给出θ。”


    复杂的电磁感应,被简化成了简单的静电场。


    繁琐的圆周运动,被转化成了几个恒力的平衡。


    他睁开眼,那双总是带着几分懒散的眸子里,精光湛然。


    他拿起笔,草稿纸上异常干净。


    他只画了一个简洁的、带有旋转坐标轴的受力分析图,随即开始在答题卡上书写。


    解:取与导体棒固连的非惯性参考系,在该系中,导体棒静止。


    取棒上距离O点r处的微元dr,其受力平衡……


    无需繁琐的多重积分与三角代换,只做一次关于杆长的∫s ds的一维积分,方程便迎刃而解。


    ……


    考试结束的铃声响起。


    许嘉诚和周衍几乎是同时放下了笔,两人对视一眼,都从对方眼中看到了精疲力竭后的如释重负。


    “最后那题,简直不是人做的。”


    许嘉诚低声道,“那个倒霉的安培力太难算了,方向和大小都跟着半径变,积分积到一半,我就感觉要掉进三角函数的坑里出不来了。”


    许嘉诚低声道。


    “你是少除了一次正弦。”


    “我也是,”


    周衍揉了揉眉心,“我是从能量守恒入手,结果功率的计算更复杂。我整张草稿纸都画满了。”


    两人出了考场,激烈地讨论着,最终确认是许嘉诚算错了一步,但核心思路一致。


    周衍看着不远处那个依旧打着哈欠,一脸轻松的身影,终究还是没忍住。


    他上前一步,用一种纯粹探讨学术的语气问道:


    “林同学,最后一道题,安培力矩的积分,你是怎么处理后续的三角代换的?那里的计算量太大了。”


    这是一个充满了骄傲与试探的问题。


    林允宁被问得一愣,他眨了眨眼,似乎在努力回忆自己用的是哪种方法。


    几秒后,他才恍然大悟,挠了挠头,有些不好意思地回答:


    “啊?力矩?我没算……那个得用多重积分和三角变换,太麻烦了。”


    他看着两人困惑的眼神,努力用他们能听懂的语言解释道:


    “我以棒子为参考物,建立了一个非惯性系。在那个参考系里,棒子就是静止的。只需要沿杆做一次一维积分求动生电动势,电流恒定;再与重力矩作平衡,得到一个封闭的代数方程,再求解就行了,只用算一元积分。”


    这句话,如同晴天霹雳,瞬间劈在了周衍和许嘉诚的头顶!


    非……非惯性系?!


    他们不是没听说过这个概念,但真正敢在决定命运的考场上,用这种教科书上只在附录里提了一嘴的技巧,而且用得如此行云流水的人……


    他们是第一次见到!


    这一刻,他们才真正明白,自己与眼前这个少年之间的差距,不在于计算的快慢,而在于看待物理世界的方式!


    周衍的眼中,闪过一丝难以言说的震撼与失落,但那火焰,瞬间被更强烈的战意所取代。


    他推了推眼镜,镜片后的目光,锐利如剑。


    他看着林允宁,一字一顿地说道:


    “下午的实验,我们再一决高下。”