第14章 國防大石峰的困擾
國防大。
石峰坐在自己的辦公室內，抽著煙皺著眉。
他是國防大智能科學學院研究員，博士生導師，研究院主任。
主要研究方向是先進光學製造，智能製造與保障裝備，強雷射元器件。
他是航天科技集團製造特聘專家，也是青年拔尖人才。
但他的石峰團隊，在今年遇到了很麻煩的科研痛點。
他面前放著的，就是紅外與雷射工程的A4紙列印報告。
偏振態在複雜反射中的約束優化問題。
在能量恆定，質心為零的約束下，偏振態的斯托克斯矢量如何分布才能使檢測信號最強？
研究這玩意有什麼用呢？
舉個例子。
用手電筒照牆，就可以很容易的發現，普通光出來的時候，電場是三百六十度亂抖的。
就顯示一根繩子，抓住一頭用力甩，繩子是四面八方亂顫的。
這就是自然光，也就是非偏振光。
那偏振光就容易理解了，它其實就是被固定住只能上下，或者左右甩的繩子而已。
當然，在這個基礎上還有更騷的線偏振光。
這『繩子』不是上下也不是亂顫，而是擰著麻花往前走。
偏振墨鏡的鏡片，其實就是這麼個玩意。
它可以防遠光。
晚上開車的時候，若是對面打來一束遠光燈晃眼睛，戴上偏振墨鏡的話，就會發現遠光燈不晃了。
那偏振光的功能僅此而已？石峰團隊研究這麼一個玩意？
他們研究的，也確實是這麼一個玩意。
【寫到這裡我希望讀者記一下我們域名 TW 看書網解悶好，𝗌𝗁𝗎.𝗍𝗐超順暢 】
但他們不研究給人戴的。
他們研究給衛星，雷射武器，光刻機，軍工檢測設備戴『偏振墨鏡』，讓它們能夠在強光，煙霧，高反射金屬和海洋深水的干擾下，也可以看清東西！
大功率雷射器，光要從雷射器打出來，經過一堆透鏡和反射鏡，這其中必然會因為大光率而燒壞元件。
而石峰團隊的活，就是用偏振檢測，在雷射打出去之前，先掃描一下光學元件裡邊哪個有納米損傷，哪裡應力不均勻。
而這其中，也就涉及到了最一開始的偏振態在複雜反射中的約束優化問題。
現在的殲-20，C91的心臟，也就是航空發動機都大量使用了3D列印的葉片。
它們是在幾千度的高溫下工作的，內部如果有微米級的缺陷，例如有氣孔，就很容易導致飛到天上的時候裂開，導致機毀人亡。
現在的質檢方法基本都是X光和超聲，又慢，又很難發現未熔合的缺點。
但偏振光可以解決X光和超聲的痛點。
但偏振光打在葉片上，90%的光會反射回來，成為眩光，只有0.1%的光攜帶著表面缺陷的信息。
現在要做的，就是壓制眩光，放大有用的信號（從0.1%到5%），但是總能量100%的光不能變。
在這總能量約束下，找到一族偏振參數，使得信號和眩光的比值最大。
也就是優化問題所在。
但這個事，太難了。
壓眩光也就要把入射偏振態調到特定角度，但提信號，又要把偏振態調到另一個角度。
這兩個角度不重合，只能找個折中點。
但這還是理想狀態。
因為金屬表面，根本就是個不理想的鏡子，它有微小起伏，會導致複雜反射，而且不同波長的光，行為還不一樣，不同的缺陷類型（氣孔，裂紋，未熔合）的最有偏振光也不一樣。
石峰組從建立反射的物理模型，到寫仿真代碼，遍歷幾百萬中偏振參數組合。
找最優解，實驗驗證，再調參，再仿真，再實驗……
碩士研究生在這實驗之中也就是炮灰，真正發力的是博士和博士後。
到現在，已經六個月了。
還沒有特別顯著的進展。
「難啊。」石峰深深吸一口煙，「這也不是經費的問題，也不是人才的問題。」
「現在最關鍵的，就是卡在了一個點上面！如果可以越過去，那後面就順暢很多，但如果邁不過去……誰也不知道會卡多久。」
「要是能有一個更好的思路……」
他又想到了幾個月前，高聯的人聯繫了他幫忙出題。
他主要參與的是物理聯賽方面的出題，但在數學方面也有所涉及。
石峰在數學競賽之中，把這個工程問題簡化成了數學競賽問題，並且稍微降低了點實際的工程難度。
「或許這一屆競賽的學生裡面，能出個天才，從純數學的角度盲解這個關鍵的正交約束？」石峰不切實際的想著。
但很快，他就笑了笑，「我也是年紀大了，居然開始幻想這種不符合實際的英雄主義……能通過這些小孩提供的解題思路裡面找到些許靈感，就已經很不錯了啊。」
「希望能來點有意思的思路吧，也不奢求什麼解題了。」
在他不知道的兩千公里外的信陽。
張宇翻了翻高中生物，英語，化學。
利用系統順帶解鎖這三個學科贈送的外掛。
主要還是因為張宇覺得自己的掛有點小。
但是他在做題的時候，偶然發現自己的數學直覺可以用在物理上。
而物理之眼有的時候也可以幫他解決數學問題。
例如他剛刷完的那道題。
【已知三角形ABC，內部找一點P，使PA + PB + PA最小】
常規的思路解法是用旋轉全等，做輔助線把三條線段拼成折現，再找共線。
但張宇在有了物理之眼後，發現這道題可以直接想像成帶孔洞的光學稜鏡！
光從A出發，經過三角形ABC平面反射三次，最後回到A的最短路徑，就是費馬點。
直接利用費馬原理，張宇就直接得出了答案。
「這也是雙折射路徑優化問題的基本思路。」張宇想到前段時間看得光學物理，若有所思。
學科之間是可以互通的，也可以互幫互助。
很多時候，在一個純數學的思路上找不到思路的話。
也可以嘗試用物理的角度去思考。
比較，它們本質都是探尋世界規律的學科。
也正因如此，張宇順帶點亮了其餘三個學科。
分別是：
【生命圖譜】：看人不是人，看動物不是動物，全是行走的元素周期表和代謝流程圖。
張宇借著這個能力看了眼前面的女同學。
青春時期的女孩子都比較瘦，也喜歡追求瘦，成天嚷嚷著要減肥。
她挺喜歡打扮自己，頭髮和衣服每天都是香香的。
起身的時候，還會帶起一陣小香風。
「有點貧血。」張宇暗道。
【元素之心】:足以看穿一切物質的本源。
張宇撇了一眼小胖沒喝完的牢大。
「檸檬黃和日落黃的復配比例大概是3:1，色素分散度極差，已經發生絮凝。」
這玩意兒喝下去之後，胃酸一中和產生的沉澱會加重腎臟負擔。
張宇拿過冰紅茶，把它扔進垃圾桶。
小胖茫然了一下。
「昨天的冰紅茶還留著幹啥？這是工業糖漿。」
再之後，便是【語法逆推】
張宇掃了一眼英語書，一篇文章裡面雖然還有一些他看不懂的單詞，但是他卻可以通過語法關係來推斷出這個單詞的含義。
第二天。
張宇和他的領隊老師寧和輝，一同坐上學校的大巴。
前去XY市第二高中。
參加全國高中數學聯賽。
石峰坐在自己的辦公室內，抽著煙皺著眉。
他是國防大智能科學學院研究員，博士生導師，研究院主任。
主要研究方向是先進光學製造，智能製造與保障裝備，強雷射元器件。
他是航天科技集團製造特聘專家，也是青年拔尖人才。
但他的石峰團隊，在今年遇到了很麻煩的科研痛點。
他面前放著的，就是紅外與雷射工程的A4紙列印報告。
偏振態在複雜反射中的約束優化問題。
在能量恆定，質心為零的約束下，偏振態的斯托克斯矢量如何分布才能使檢測信號最強？
研究這玩意有什麼用呢？
舉個例子。
用手電筒照牆，就可以很容易的發現，普通光出來的時候，電場是三百六十度亂抖的。
就顯示一根繩子，抓住一頭用力甩，繩子是四面八方亂顫的。
這就是自然光，也就是非偏振光。
那偏振光就容易理解了，它其實就是被固定住只能上下，或者左右甩的繩子而已。
當然，在這個基礎上還有更騷的線偏振光。
這『繩子』不是上下也不是亂顫，而是擰著麻花往前走。
偏振墨鏡的鏡片，其實就是這麼個玩意。
它可以防遠光。
晚上開車的時候，若是對面打來一束遠光燈晃眼睛，戴上偏振墨鏡的話，就會發現遠光燈不晃了。
那偏振光的功能僅此而已？石峰團隊研究這麼一個玩意？
他們研究的，也確實是這麼一個玩意。
【寫到這裡我希望讀者記一下我們域名 TW 看書網解悶好，𝗌𝗁𝗎.𝗍𝗐超順暢 】
但他們不研究給人戴的。
他們研究給衛星，雷射武器，光刻機，軍工檢測設備戴『偏振墨鏡』，讓它們能夠在強光，煙霧，高反射金屬和海洋深水的干擾下，也可以看清東西！
大功率雷射器，光要從雷射器打出來，經過一堆透鏡和反射鏡，這其中必然會因為大光率而燒壞元件。
而石峰團隊的活，就是用偏振檢測，在雷射打出去之前，先掃描一下光學元件裡邊哪個有納米損傷，哪裡應力不均勻。
而這其中，也就涉及到了最一開始的偏振態在複雜反射中的約束優化問題。
現在的殲-20，C91的心臟，也就是航空發動機都大量使用了3D列印的葉片。
它們是在幾千度的高溫下工作的，內部如果有微米級的缺陷，例如有氣孔，就很容易導致飛到天上的時候裂開，導致機毀人亡。
現在的質檢方法基本都是X光和超聲，又慢，又很難發現未熔合的缺點。
但偏振光可以解決X光和超聲的痛點。
但偏振光打在葉片上，90%的光會反射回來，成為眩光，只有0.1%的光攜帶著表面缺陷的信息。
現在要做的，就是壓制眩光，放大有用的信號（從0.1%到5%），但是總能量100%的光不能變。
在這總能量約束下，找到一族偏振參數，使得信號和眩光的比值最大。
也就是優化問題所在。
但這個事，太難了。
壓眩光也就要把入射偏振態調到特定角度，但提信號，又要把偏振態調到另一個角度。
這兩個角度不重合，只能找個折中點。
但這還是理想狀態。
因為金屬表面，根本就是個不理想的鏡子，它有微小起伏，會導致複雜反射，而且不同波長的光，行為還不一樣，不同的缺陷類型（氣孔，裂紋，未熔合）的最有偏振光也不一樣。
石峰組從建立反射的物理模型，到寫仿真代碼，遍歷幾百萬中偏振參數組合。
找最優解，實驗驗證，再調參，再仿真，再實驗……
碩士研究生在這實驗之中也就是炮灰，真正發力的是博士和博士後。
到現在，已經六個月了。
還沒有特別顯著的進展。
「難啊。」石峰深深吸一口煙，「這也不是經費的問題，也不是人才的問題。」
「現在最關鍵的，就是卡在了一個點上面！如果可以越過去，那後面就順暢很多，但如果邁不過去……誰也不知道會卡多久。」
「要是能有一個更好的思路……」
他又想到了幾個月前，高聯的人聯繫了他幫忙出題。
他主要參與的是物理聯賽方面的出題，但在數學方面也有所涉及。
石峰在數學競賽之中，把這個工程問題簡化成了數學競賽問題，並且稍微降低了點實際的工程難度。
「或許這一屆競賽的學生裡面，能出個天才，從純數學的角度盲解這個關鍵的正交約束？」石峰不切實際的想著。
但很快，他就笑了笑，「我也是年紀大了，居然開始幻想這種不符合實際的英雄主義……能通過這些小孩提供的解題思路裡面找到些許靈感，就已經很不錯了啊。」
「希望能來點有意思的思路吧，也不奢求什麼解題了。」
在他不知道的兩千公里外的信陽。
張宇翻了翻高中生物，英語，化學。
利用系統順帶解鎖這三個學科贈送的外掛。
主要還是因為張宇覺得自己的掛有點小。
但是他在做題的時候，偶然發現自己的數學直覺可以用在物理上。
而物理之眼有的時候也可以幫他解決數學問題。
例如他剛刷完的那道題。
【已知三角形ABC，內部找一點P，使PA + PB + PA最小】
常規的思路解法是用旋轉全等，做輔助線把三條線段拼成折現，再找共線。
但張宇在有了物理之眼後，發現這道題可以直接想像成帶孔洞的光學稜鏡！
光從A出發，經過三角形ABC平面反射三次，最後回到A的最短路徑，就是費馬點。
直接利用費馬原理，張宇就直接得出了答案。
「這也是雙折射路徑優化問題的基本思路。」張宇想到前段時間看得光學物理，若有所思。
學科之間是可以互通的，也可以互幫互助。
很多時候，在一個純數學的思路上找不到思路的話。
也可以嘗試用物理的角度去思考。
比較，它們本質都是探尋世界規律的學科。
也正因如此，張宇順帶點亮了其餘三個學科。
分別是：
【生命圖譜】：看人不是人，看動物不是動物，全是行走的元素周期表和代謝流程圖。
張宇借著這個能力看了眼前面的女同學。
青春時期的女孩子都比較瘦，也喜歡追求瘦，成天嚷嚷著要減肥。
她挺喜歡打扮自己，頭髮和衣服每天都是香香的。
起身的時候，還會帶起一陣小香風。
「有點貧血。」張宇暗道。
【元素之心】:足以看穿一切物質的本源。
張宇撇了一眼小胖沒喝完的牢大。
「檸檬黃和日落黃的復配比例大概是3:1，色素分散度極差，已經發生絮凝。」
這玩意兒喝下去之後，胃酸一中和產生的沉澱會加重腎臟負擔。
張宇拿過冰紅茶，把它扔進垃圾桶。
小胖茫然了一下。
「昨天的冰紅茶還留著幹啥？這是工業糖漿。」
再之後，便是【語法逆推】
張宇掃了一眼英語書，一篇文章裡面雖然還有一些他看不懂的單詞，但是他卻可以通過語法關係來推斷出這個單詞的含義。
第二天。
張宇和他的領隊老師寧和輝，一同坐上學校的大巴。
前去XY市第二高中。
參加全國高中數學聯賽。