南京的春日,不同于北方的干爽,也迥异于上海的潮润,自有一番六朝古都的沉静与温婉。紫金山麓的苍翠,玄武湖波的潋滟,与南京大学鼓楼校区那些爬满常春藤的古老建筑相得益彰,营造出一种格外适合沉潜思考的学术氛围。报告会的热潮渐渐平息,张诚婉拒了后续的一系列社交邀请和媒体访谈,如同投入水中的石子,在激起一圈绚丽的涟漪后,悄然沉入深水,回归到那份属于研究者独有的宁静与孤独之中。
他在南大校园附近,被安排进了一处更为幽静的学者公寓。窗外是几株高大的梧桐,枝头已萌出嫩绿的新芽,在微风中轻轻摇曳。书房宽敞明亮,新的白板立在一旁,等待着新的思想疆域被勾勒描绘。
此刻,张诚正端坐于书桌前,面前摊开着数个笔记本,屏幕上同时打开着多个文献数据库和思维导图软件。他没有急于扎进任何一个具体的计算或推导中,而是进入了更为关键的阶段——为完成系统那项要求“原始创新”的终极任务,进行战略性的研究方向规划。
系统的要求清晰而苛刻:“在任意一个当前等级3的学科分支上,实现理论或技术的重大原始创新,其成果需具备开创一个子领域或颠覆某个传统认知的潜质。” 奖励丰厚得惊人,尤其是那SSS级的【知识灌注】权限,足以让任何求知者心动。但更重要的是,这项任务本身,正与他内心那股渴望突破既有框架、探索未知维度的驱动力不谋而合。
“不再是在地图上填补空白,而是绘制新大陆的边界……”他回味着系统的寄语,目光扫过个人面板上那七个闪烁着等级3光芒的学科:数学、物理、生化学、材料学、工程学、能源学、信息学。
工程学、能源学、信息学,更多偏向应用与系统集成,虽然等级提升带来了深厚的理论基础,但要在这些领域做出颠覆性的原始理论创新,短期内似乎挑战更大。生化学涉及的生命系统极端复杂,其底层规律虽吸引人,但感觉上还需要更深厚的积累,或许不是当前爆发的最佳切入点。
他的目光,最终在数学、物理、材料学、化学 这四个学科上停留下来。这四者,构成了从最抽象的理论基础(数学),到描述物质世界基本规律(物理),再到原子分子层面的结构与反应(化学),以及宏观材料性能与设计(材料学)的一条相对完整、且层次分明的知识链条。更重要的是,他感觉到,在这四者的交叉地带,正潜藏着足以引发范式革命的巨大能量。
“突破口,很可能就在它们的交叉点上。”张诚喃喃自语,指尖无意识地在桌面上轻敲。他开始进行一场深入而系统的“思维勘探”。
他首先快速梳理了这四个领域当前最前沿、也最受关注的一些方向和其面临的本质困难。
· 数学(尤其关注与物理、材料交叉的方向):
· 朗兰兹纲领与非交换几何:他自己刚取得突破,但这片新开垦的沃土远未耕耘完毕。能否将几何实现推广到更一般的群?能否从中发展出更强大的工具,反过来催生新的数学?这诱惑极大,但短期内要做出“颠覆性”创新,可能需要一个更具体的、能连接其他领域的“抓手”。
· 拓扑物态的分类与新材料设计:这是数学(拓扑学、K理论)与物理(凝聚态)、材料完美交叉的典范。目前理论已能预测和解释许多拓扑绝缘体、外尔半金属等。但瓶颈在于,理论预测与实际材料合成之间还存在鸿沟,尤其是对更复杂、更奇异的拓扑物态(如高阶拓扑绝缘体、非阿贝尔任意子平台)的材料实现,缺乏系统性的理论指导。数学上对更复杂对称性保护下的拓扑分类是否已经完备?
· 机器学习与科学计算中的数学基础:深度学习的“黑箱”问题、新型算法(如几何深度学习、等变神经网络)的理论解释与突破。这里充满机会,但感觉上更偏向工具性创新,要达到“开创子领域”的层面,可能需要一个更核心的数学洞见。
· 物理(聚焦凝聚态与量子材料):
· 高温超导机理:这无疑是凝聚态物理皇冠上的明珠,也是最大的泥潭。各种理论(如反铁磁涨落、赝能隙、 strange metal)竞争激烈,但缺乏一个统一、且能被关键实验证伪的框架。问题的核心在于强关联电子体系中,多种自由度(电荷、自旋、轨道、晶格)的复杂纠缠。
· 摩尔超晶格(Moiré Superlattice)与关联物态:这是当下的绝对热点。通过旋转二维材料(如石墨烯)形成摩尔条纹,可以人工制造出极强的电子关联,实现超导、磁性、拓扑绝缘体等多种新奇物态。但目前的研究很大程度上依赖于“试错”式的实验探索,理论预测能力不足。如何从第一性原理出发,真正理解和预测摩尔体系中的涌现现象?
· 量子计算纠错与新材料平台:与他之前参与的科大项目相关。除了算法,物理载体本身至关重要。寻找具有更高容错阈值、更长相干时间的新颖量子比特材料平台(如拓扑量子比特),是一个极具挑战性的方向。
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