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第366章 突破極限

“其實哈勃望遠鏡還算是好的了,畢竟它的誤差很小,本身鏡片就是很精細的東西。

更離譜的是第一次阿波羅登月的時候,巴茲和尼爾差點出不來,你知道為什麼嗎?”

李小滿問:“為什麼?”

對於這類秘辛逸聞,她還真不知道。

“nasa把艙門設計成朝內的了,艙內空間本來就小,然後宇航員的宇航服又很笨重,佔滿了整個艙內空間,你朝內開,差點門就打不開。

如果打不開門,他們甚至都回不來。

在邏輯上,這應該第一天就去測試,但是實際上沒有任何人發現問題,一直到真實登月,尼爾開門的時候才意識到不對勁。

現實是不需要邏輯的。

小米的logo沒發現,也許真的就沒人發現,大家都粗心大意了,也許有人發現了,但他覺得沒什麼,然後所有人都覺得沒什麼,或者覺得如果這是問題,領導會指出來,下一個環節會有人指出來。

以至於,最後誰都沒有指出這是問題。

現實是不需要講邏輯的,不過老美別的不說,在發現問題解決問題這一塊還是太強了。

這麼快就能抓著雷總,讓雷總硬是把已經發了的澄清公告給刪除,這點確實太厲害了。”

通用航天也同步發了公告,宣稱自己找了小米來投資,面對保守派議員們的質疑,這是否違反了沃爾夫條款,畢竟viper月球探測車來自nasa。

在驢黨掌管的白宮,這是一個微不足道的小問題,都可以被掩蓋過去。

等宇航員們回到地球后,老登興致勃勃地在白宮給他們召開了慶祝儀式,並且頒發了對應的榮譽勳章。

老登確實很開心,畢竟這可是史無前例的突破,在自己任期內完成了登月,阿爾忒彌斯計劃從obama時期開始提,一直都沒有成功,現在他回答了這一問題:阿美莉卡到底什麼時候能登月。

儘管這是用的華國技術,但你去看阿美莉卡媒體,會發現,所有媒體都對此閉口不談,似乎沒有發生一樣。

大家都在談,多元化的成功,和60年代的登月比起來,這次不但有女性宇航員登上了月球,還是黑人女性,這是時代的進步,這是多元平等取得顯著進展的象徵。

兩位女性,黑人女性和白人女性,獲得了事業金錢雙豐收,來自各個品牌的贊助紛至沓來。

在指令艙等待她們回來的白人男性宇航員,則和技術來源一樣,淹沒在輿論之中,似乎他壓根不是登月三人組的成員一樣。

“巴茲先生,我們的國家怎麼變成這樣了?”約翰·史密斯上校在佛羅里達州度假,住在巴茲的家裡。

巴茲很喜歡這位新登月的阿美莉卡宇航員,本身他和自己的子女妻子都鬧翻了,他巴不得約翰·史密斯來呢。

“我不是嫉妒,我只是覺得很奇怪,從報紙到電視臺到社交媒體,所有的一切都在關注,我們把女性送上了月球,我們把黑人送上了月球。”約翰·史密斯鬱郁道。

奧爾德林搖了搖頭:“我也不知道,我想我們的國家肯定生病了,但這樣的病能不能治好,我沒有辦法給你答案。”

驢黨以為自己取得了大勝,以為多元化又往前邁進了一大步,殊不知,驢黨主導的多元化論述大廈的天空中已經出現了兩朵陰雲:

一朵名叫大t,另外一朵看上去是馬斯克,實際上是推特。

這兩朵陰雲,在很快到來的總統大選中,會變成瓢潑大雨,從阿美莉卡席捲整個世界,把過去驢黨所建構的這套敘事邏輯砸個稀巴爛。

“南平,這一步邁出後,才是世界格局全方面的重構。”

黑板上是一個微積分公式:

李小滿走之後,來到林燃辦公室的是宋南平。

此事關乎重大,林燃甚至都沒找pony馬溝通,而是找來宋南平。

他知道宋南平是燕京的人,這也意味著對方絕對可信。

“教授,這是?”宋南平內心在砰砰直跳。

世界格局的全方位重構,這話換別人來說,肯定是吹牛。

但這可是林燃,是曾經做到不可能事情的男人,他自然信對方說的是真的。

眼前這個公式,一看就很複雜。

“南平,知道為什麼太陽能電池的光電轉化效率極限只有33.7%嗎?”林燃問。

宋南平苦笑道:“教授,我怎麼可能知道啊。”

“因為shockley–queisser limit,肖克利-奎伊瑟極限,這個極限限制了單結太陽能電池的極限。

我們現在廣泛量產的光伏電池還沒有達到這個極限,現在市場上普遍量產的光伏電池光電轉化效率在20%左右。

如何接近這個33.7的極限,我們可以把它轉化成一個帶有邊界條件的量子統計最佳化問題,約束條件是單結和平衡態。

那麼這個數學問題解決,尋找到最優解之後,我們自然能夠尋找到最優結構,讓光伏電池達到最佳效果。

現在的光電轉化效率從20%提高到30%,南平你覺得意味著什麼?”

宋南平喃喃道:“意味著,光伏發電在華國的電力板塊中重要程度能提升一大截,意味著我們能夠進一步推動清潔能源。

意味著新能源車的滲透率能夠進一步的加速。”

林燃點了點頭,“那如果我們能夠突破這個極限呢?

能夠超過33%的極限,把邊界條件給破壞掉呢?

如果能夠直接變50%,而且成本和過去比起來不會大幅提高呢?”

“這意味著全球電價大幅下降,電價價格重塑,光伏能在更多場景展開,光伏替代傳統化石燃料發電的場景瞬間成立。

能源安全將從油氣產地往太陽能高效元件和上游原料轉移,中東的重要性將大幅度降低,我們將擁有新的外交籌碼。”宋南平理解了林燃所說的重構是什麼意思。

可控核聚變是能重構一切的科技沒錯,但光伏如果能突破,同樣是能夠重構一切的技術。

根據國際能源機構的統計,華國光伏發電的成本在0.033usd/kwh,煤的成本是0.068,燃氣成本是0.10到0.14之間。

因此有人會問,光伏發電成本最低,為什麼不全用光伏?因為光伏依賴太陽輸出,夜晚沒有輸出,陰天和雨天發電量驟降。

如果光伏需要全天候供應,需要具備長時儲能。

儲能成本是燃起成本的三倍。

同時光伏發電集中在西部,而用電中心在東南沿海,超高壓輸電傳輸能力有限。

但是,如果光伏的成本能夠再降2.5,那麼情況又不一樣了。

“是的,我已經解決了非平衡態下量子多體輸運最佳化問題,這意味著我們在數學上找到了工程可行解。

在這個全新的,精準設計的電子態密度、聲子譜和光吸收截面裡,光子的能量轉化路徑將不再受到熱化損失和單激子的限制。

說的更直白一些就是這個設計突破了肖克利·奎伊瑟極限,它的效率能夠達到50%,而且只需要做工藝最佳化,不需要用到什麼新材料。

新世界的大門即將開啟。”

“牛逼。”宋南平聽完之後別無他想,確實牛逼。

“教授,所以您叫我來,是讓我和燕京方面通知一下,可以做一些金融方面的操作,另外就是可能要做一些資源上的傾斜,能源政策方面的調整?可能要成立一個新的大型國企,來統一推動光伏的替代?”宋南平接著說道。

林燃擺了擺手:“這個還有點早,我說這個的意思是,我從理論層面解決了這個問題,所以需要華國方面幫忙組織一批足夠可信的教授,來幫我從實驗層面進行論證。

以及把大規模工程化的工藝流程給打通。

當然華國方面可以未雨綢繆,做一些資本運作。

因為這需要這批學者封閉式實驗,短則三個月,長則半年時間。

而且我需要的是年輕有為,能做實驗的學者,最好是青年學者,院士這些,都百八十年不自己親自動手實驗了,所以還是算了吧。

這方面需要依賴官方來幫我協調統籌。”

年輕有為?沒少上網的宋南平從中只聽出了兩個字:牛馬!

要的是能做實驗的牛馬,不要只知道指揮的老登。

“明白,我這就去安排。”

林燃接著說:“還有場地這些,都要麻煩燕京方面來統籌了,其實最好就在申海,我不太想跑到燕京去。”

宋南平點頭道:“好。”

至於為什麼不在阿波羅科技內部找人來做實驗,因為這方面人才不夠。

本身阿波羅科技又不搞光伏材料研發。

華國搞這種最多的就是高校,鈣鈦礦電池各種逼近極限,在過去十年裡,鈣鈦礦是最好發文章的富礦,幾乎每個高校的材料系都有做鈣鈦礦的好手。

靠著這個,申請青千、國基的年輕學者不在少數。

你想要做這方面的工作,靠華國官方來統籌效率最高。

林燃可沒有什麼生意都要自己做,什麼賺錢的業務都要放在阿波羅科技這個籃子裡的想法。

林燃主導的專案,還是有可能改變世界格局的光伏工程,那肯定來的最多的是申海交大的牛馬,不,是青年學者啊。

申海交大大把的人在做這方面工作。

蔣太良和趙一冰就被找來了,當然被找來的不止他們兩個,交大來了五十來號人,總共兩百來號人裡,交大佔比超過四分之一。

大家做的方向差不多,也互相都認識,只是關係遠近的區別而已。

蔣太良和趙一冰關係比較好,大家合作發表過很多篇論文,一個太涼一個一冰,天然就容易親近一點。

因為這已經是年底了,馬上就過年了,先是院裡緊急通知他們準備衣物,要做好不回家過年的準備,有臨時緊急重要的任務。

這就讓他們很納悶,按理來說,做材料的,不會有這樣的任務分配下來才對啊。

他們也沒接過涉密專案。

然後被安排在一處申海郊區一眼就不一般的住處,大家互相打招呼才意識到,來了兩百來號人。

第二天,在偌大的階梯教室,林燃站在講臺前,大家這才恍然。

我說哪個神仙有能力把我們給聚集起來呢,燃神啊,這就不意外了。

最年輕的兩院院士,有這個實力是應該的,更何況對方深受重視,被譽為華國科技突破的最大希望。

趙一冰低聲道:“林教授就不奇怪了,只是他找我們來是有什麼重大訊息要宣佈嗎?

還是說有什麼重大專案要做攻關。”

“月球基地的光伏元件吧?我猜,畢竟月球超算,最重要的條件之一不就是能源麼?

月球上,你在陰影區域,沒有光照,你在光照下,就肯定有月塵和太陽風,你要怎麼保證光伏元件的穩定性、質量和壽命就很重要了。”

只是他們都沒有猜中。

林燃起身道:“各位,這次把大家找來,我們的時間很緊張,需要各位的配合,先從一些理論知識開始,我再慢慢講我需要各位來幫我做什麼。

大家都知道,現在我們看到的都是單結太陽能電池,一些多結太陽能電池,本質上也是把多個不同帶隙的單結電池迭加在一起,讓它們各自負責吸收不同能量範圍的光子,從而減少熱化損失和透射損失。

從物理機制上來看,它並沒有從根本上改變單結的能量轉換原理,只是從統計平均意義上突破了肖克利-奎伊瑟極限。

每一層的單結效率仍然受肖克利-奎伊瑟極限約束。

我知道,在座各位裡,有人做出過類似成果,發表過論文,實際上你們是用物理結構來繞開了最難的問題。

我今天要講的內容是,在單結內部直接消除掉肖克利-奎伊瑟的極限,透過非平衡量子多體輸運最佳化來解決這一問題。”

林燃開始在身後的白板上寫了起來:

“肖克利–奎瑟極限的數學本質是一個受光譜分佈約束的變分最佳化問題,物理輸入是量子吸收規則,最終求到的數學結果就是這個極限,也就是效率極值。

但我們現在需要來解耦這個問題,破壞掉極限,讓極限不再繼續存在。”

“你聽懂了嗎?”晚上回到宿舍後,蔣太良問道。

宿舍是兩人一間,自由分配,大家關係好,蔣太良理所當然地和趙一冰一起。

林燃一共講了三個問題。

第一個是在量子多體系統中,把光子的吸收過程建模為多體態躍遷的非線性機率最佳化,把這個強耦合電子–空穴系統並最大化多激子產率的非平衡量子動力學方程給解了出來。

第二個是一個時間依賴的量子玻爾茲曼方程的最佳化問題,解耦電子-聲子散射的速率方程,最終使散射時間長於載流子收集時間。

第三個則是光譜重構,非線性光學過程的頻率轉換最佳化問題。

最後才進入到了非平衡量子多體運輸最佳化問題。

結合上述問題的答案,林燃最終給出了一個材料上的精確值,按照精確值設計的結構,就能夠繞開肖克利-奎伊瑟極限,實現更高的光電轉化效率。

“沒聽懂。”趙一冰回答道。

“不是,你沒聽懂,你在白天上課的時候頻頻點頭幹嘛?我還以為你聽懂了呢。”蔣太良懸著的心這才放下了,我以為就我一個人沒聽懂。

趙一冰說:“這不矛盾吧,我這是對林教授的成果表示讚賞。

我要能聽懂我會是材料學的副教授?我早就是教授了好嗎!

我要不是理論功底差了點。”

理論功底,說的更直白一點就是數學功底差了點。

“我也沒聽懂,怎麼能證明教授說的是對的呢?”蔣太良問道。

趙一冰伸出雙手:“做實驗啊,把我們找來不就是為了做實驗麼?

我看了下,能來的基本上都是做實驗的好手。”

蔣太良點了點頭:“我猜也是,可既然如此,和我們講這麼多幹嘛,直接說結果不就好了。”

趙一冰猜測道:“可能是選拔,選拔我們當中的人才!”

蔣太良本來有點激動,跟著林燃混,比在交大更有前途。

隨後馬上頹唐了起來,“我連聽都聽不懂,看來我不是這個人才。”

第二天,林燃說:

“相信大家對於我們要做什麼大致有了猜測。

畢竟從原理突破到可量產元件,也就是所謂的工業化生產,有很長一條路要走。

我需要大家幫我完成實驗室的50%光電轉化效率的單片器件,並且找到工程量產的方法。”

教室裡的青年學者們,不少開始舉手了。

林燃點了一個,“你有什麼疑問。”

“林教授,實驗室單片器件不難,我們大概花個幾個月時間應該能造出來。”

在座紛紛點頭。

實驗室可以慢慢調,無非是時間長短。

單片器件轉化率超50%,這個成果別說science了,這絕對是諾獎級的成果。

光是林燃從理論層面給出了突破肖克利-奎伊瑟極限的解法,就已經夠拿諾獎了。

但可量產這個命題太大了,甚至都不是一年半載能搞定的。

“工程路徑的話,像材料的可製備性我們要慢慢去尋找,用什麼材料,然後非平衡態的壽命。

在數學理論上能假設非平衡電子態持續數百皮秒,但實際材料中可能幾十飛秒就熱化了。

器件的結構設計上,需要極快的載流子抽取機制=,在電子失能量之前把它收集出來,電極、介面缺陷、光子管理這些都得配合。

然後工業化還需要面對成本、壽命和環境穩定性的考驗。”

林燃點了點頭:“當然,你說的我都知道,從數學解到實驗室單片器件是第一步,從實驗室器件到工業量產元件是第二步。

如果我只要做第一步,我為什麼需要兩百來號人?我直接找交大材料學院合作不就好了?

發個science,我最多帶五十個人一起掛名吧?

你剛才提到的,第二步,從實驗室器件到工業量產,每一個環節,我都給大家找到了數學上的最優解,我都已經做完了理論層面的論證,大家需要做的就是從實驗端給我反饋。”

大家一開始抱著半信半疑的態度,隨後的時間裡正如同林燃所說的那樣,涉及到大的節點,他都已經做完了理論層面最優值的求解。

整個進度就像按下加速鍵一樣。

“我終於知道為什麼林總帶領下的阿波羅科技能夠在短短一年多時間裡完成登月,這有點太恐怖了。

我今天閒暇時候和我們組的同事閒聊,他就說,林總就跟開了外掛一樣。

一般我們的科技界改變產業界的路徑是,類似很多年前有理論突破,然後後人慢慢從理論突破有一些實驗層面的突破,這些突破累積之後,產業界找到一些能用的論文或者成果,然後在做工業化的量產。

這樣斷斷續續可能要花數十年時間,無數科研人員的心血。

因為同一個時期的成果有成千上萬,沒人知道什麼重要,當時重要的,未來未必就重要,當時可能只是默默無聞的一篇論文,未來可能會在產業領域發光發熱。

沒人知道,這條路到底要怎麼都。

大家從前人的故紙堆裡,找到寶藏,然後再根據寶藏,打造出屬於自己的神兵。

現在的林總相當於直接從應用數學層面暴力破解,直接給我們開全圖,告訴你,哪些東西有用,要朝哪個方向走,直接一條筆直的路就過去了。

這種感覺真的太神奇了,有這樣的外掛,老美在航天領域能競爭得過才怪呢。”趙一冰感慨道。

1917年的時候愛因斯坦提出了受激輻射理論,這世界鐳射的核心原理,但在當時這只是物理學的抽象概念。

一直到1960年,西奧多·梅曼才在實驗室構建了第一臺工作鐳射器,當時被認為沒有實際用途。

70年代鐳射開始用於矽晶片蝕刻和工業切割與焊接,無數科研人員參與最佳化,克服了穩定性問題。

從默默無聞的論文到涵蓋醫療、通訊、晶片領域的技術,足足花了五十年時間。

包括電晶體,從場效應電晶體概念到半導體,也花了五十多年。

現在,參與到這個專案中的青年學者們,他們就像是被按了加速鍵一樣,理論直接用上,直接給你根據理論衍生的模型和最優解。

你只需要負責做實驗就好了。

這是前所未有的體驗。

至於被留在這裡不能回家過年,高度保密,與世隔絕,在要做的偉大事業面前,好像都可以忍受了。

他們也知道,最後有成果的話,國家層面肯定不會虧待他們。

副教授能把副字給去了,非升即走的青教可以不走了,正教授獲得一個集體科技進步一等獎不過分吧?

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