第366章 突破极限

    “其实哈勃望远镜还算是好的了，毕竟它的误差很小，本身镜片就是很精细的东西。
    更离谱的是第一次阿波罗登月的时候，巴兹和尼尔差点出不来，你知道为什么吗？”
    李小满问：“为什么？”
    对于这类秘辛逸闻，她还真不知道。
    “NASA把舱门设计成朝内的了，舱内空间本来就小，然后宇航员的宇航服又很笨重，占满了整个舱内空间，你朝内开，差点门就打不开。
    如果打不开门，他们甚至都回不来。
    在逻辑上，这应该第一天就去测试，但是实际上没有任何人发现问题，一直到真实登月，尼尔开门的时候才意识到不对劲。
    现实是不需要逻辑的。
    小米的LOGO没发现，也许真的就没人发现，大家都粗心大意了，也许有人发现了，但他觉得没什么，然后所有人都觉得没什么，或者觉得如果这是问题，领导会指出来，下一个环节会有人指出来。
    以至于，最后谁都没有指出这是问题。
    现实是不需要讲逻辑的，不过老美别的不说，在发现问题解决问题这一块还是太强了。
    这么快就能抓着雷总，让雷总硬是把已经发了的澄清公告给删除，这点确实太厉害了。”
    通用航天也同步发了公告，宣称自己找了小米来投资，面对保守派议员们的质疑，这是否违反了沃尔夫条款，毕竟VIPER月球探测车来自NASA。
    在驴党掌管的白宫，这是一个微不足道的小问题，都可以被掩盖过去。
    等宇航员们回到地球后，老登兴致勃勃地在白宫给他们召开了庆祝仪式，并且颁发了对应的荣誉勋章。
    老登确实很开心，毕竟这可是史无前例的突破，在自己任期内完成了登月，阿尔忒弥斯计划从Obama时期开始提，一直都没有成功，现在他回答了这一问题：阿美莉卡到底什么时候能登月。
    尽管这是用的华国技术，但你去看阿美莉卡媒体，会发现，所有媒体都对此闭口不谈，似乎没有发生一样。
    大家都在谈，多元化的成功，和60年代的登月比起来，这次不但有女性宇航员登上了月球，还是黑人女性，这是时代的进步，这是多元平等取得显著进展的象征。
    两位女性，黑人女性和白人女性，获得了事业金钱双丰收，来自各个品牌的赞助纷至沓来。
    在指令舱等待她们回来的白人男性宇航员，则和技术来源一样，淹没在舆论之中，似乎他压根不是登月三人组的成员一样。
    “巴兹先生，我们的国家怎么变成这样了？”约翰·史密斯上校在佛罗里达州度假，住在巴兹的家里。
    巴兹很喜欢这位新登月的阿美莉卡宇航员，本身他和自己的子女妻子都闹翻了，他巴不得约翰·史密斯来呢。
    “我不是嫉妒，我只是觉得很奇怪，从报纸到电视台到社交媒体，所有的一切都在关注，我们把女性送上了月球，我们把黑人送上了月球。”约翰·史密斯郁郁道。
    奥尔德林摇了摇头：“我也不知道，我想我们的国家肯定生病了，但这样的病能不能治好，我没有办法给你答案。”
    驴党以为自己取得了大胜，以为多元化又往前迈进了一大步，殊不知，驴党主导的多元化论述大厦的天空中已经出现了两朵阴云：
    一朵名叫大T，另外一朵看上去是马斯克，实际上是推特。
    这两朵阴云，在很快到来的总统大选中，会变成瓢泼大雨，从阿美莉卡席卷整个世界，把过去驴党所建构的这套叙事逻辑砸个稀巴烂。
    “南平，这一步迈出后，才是世界格局全方面的重构。”
    黑板上是一个微积分公式：
    李小满走之后，来到林燃办公室的是宋南平。
    此事关乎重大，林燃甚至都没找Pony马沟通，而是找来宋南平。
    他知道宋南平是燕京的人，这也意味着对方绝对可信。
    “教授，这是？”宋南平内心在砰砰直跳。
    世界格局的全方位重构，这话换别人来说，肯定是吹牛。
    但这可是林燃，是曾经做到不可能事情的男人，他自然信对方说的是真的。
    眼前这个公式，一看就很复杂。
    “南平，知道为什么太阳能电池的光电转化效率极限只有33.7%吗？”林燃问。
    宋南平苦笑道：“教授，我怎么可能知道啊。”
    “因为Shockley–QueisserLimit，肖克利-奎伊瑟极限，这个极限限制了单结太阳能电池的极限。
    我们现在广泛量产的光伏电池还没有达到这个极限，现在市场上普遍量产的光伏电池光电转化效率在20%左右。
    如何接近这个33.7的极限，我们可以把它转化成一个带有边界条件的量子统计优化问题，约束条件是单结和平衡态。
    那么这个数学问题解决，寻找到最优解之后，我们自然能够寻找到最优结构，让光伏电池达到最佳效果。
    现在的光电转化效率从20%提高到30%，南平你觉得意味着什么？”
    宋南平喃喃道：“意味着，光伏发电在华国的电力板块中重要程度能提升一大截，意味着我们能够进一步推动清洁能源。
    意味着新能源车的渗透率能够进一步的加速。”
    林燃点了点头，“那如果我们能够突破这个极限呢？
    能够超过33%的极限，把边界条件给破坏掉呢？
    如果能够直接变50%，而且成本和过去比起来不会大幅提高呢？”
    “这意味着全球电价大幅下降，电价价格重塑，光伏能在更多场景展开，光伏替代传统化石燃料发电的场景瞬间成立。
    能源安全将从油气产地往太阳能高效组件和上游原料转移，中东的重要性将大幅度降低，我们将拥有新的外交筹码。”宋南平理解了林燃所说的重构是什么意思。
    可控核聚变是能重构一切的科技没错，但光伏如果能突破，同样是能够重构一切的技术。
    根据国际能源机构的统计，华国光伏发电的成本在0.033USD/KWH，煤的成本是0.068，燃气成本是0.10到0.14之间。
    因此有人会问，光伏发电成本最低，为什么不全用光伏？因为光伏依赖太阳输出，夜晚没有输出，阴天和雨天发电量骤降。
    如果光伏需要全天候供应，需要具备长时储能。
    储能成本是燃起成本的三倍。
    同时光伏发电集中在西部，而用电中心在东南沿海，超高压输电传输能力有限。
    但是，如果光伏的成本能够再降2.5，那么情况又不一样了。
    “是的，我已经解决了非平衡态下量子多体输运优化问题，这意味着我们在数学上找到了工程可行解。
    在这个全新的，精准设计的电子态密度、声子谱和光吸收截面里，光子的能量转化路径将不再受到热化损失和单激子的限制。
    说的更直白一些就是这个设计突破了肖克利·奎伊瑟极限，它的效率能够达到50%，而且只需要做工艺优化，不需要用到什么新材料。
    新世界的大门即将打开。”
    “牛逼。”宋南平听完之后别无他想，确实牛逼。
    “教授，所以您叫我来，是让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资源上的倾斜，能源政策方面的调整？可能要成立一个新的大型国企，来统一推动光伏的替代？”宋南平接着说道。
    林燃摆了摆手：“这个还有点早，我说这个的意思是，我从理论层面解决了这个问题，所以需要华国方面帮忙组织一批足够可信的教授，来帮我从实验层面进行论证。
    以及把大规模工程化的工艺流程给打通。
    当然华国方面可以未雨绸缪，做一些资本运作。
    因为这需要这批学者封闭式实验，短则三个月，长则半年时间。
    而且我需要的是年轻有为，能做实验的学者，最好是青年学者，院士这些，都百八十年不自己亲自动手实验了，所以还是算了吧。
    这方面需要依赖官方来帮我协调统筹。”
    年轻有为？没少上网的宋南平从中只听出了两个字：牛马！
    要的是能做实验的牛马，不要只知道指挥的老登。
    “明白，我这就去安排。”
    林燃接着说：“还有场地这些，都要麻烦燕京方面来统筹了，其实最好就在申海，我不太想跑到燕京去。”
    宋南平点头道：“好。”
    至于为什么不在阿波罗科技内部找人来做实验，因为这方面人才不够。
    本身阿波罗科技又不搞光伏材料研发。
    华国搞这种最多的就是高校，钙钛矿电池各种逼近极限，在过去十年里，钙钛矿是最好发文章的富矿，几乎每个高校的材料系都有做钙钛矿的好手。
    靠着这个，申请青千、国基的年轻学者不在少数。
    你想要做这方面的工作，靠华国官方来统筹效率最高。
    林燃可没有什么生意都要自己做，什么赚钱的业务都要放在阿波罗科技这个篮子里的想法。
    林燃主导的项目，还是有可能改变世界格局的光伏工程，那肯定来的最多的是申海交大的牛马，不，是青年学者啊。
    申海交大大把的人在做这方面工作。
    蒋太良和赵一冰就被找来了，当然被找来的不止他们两个，交大来了五十来号人，总共两百来号人里，交大占比超过四分之一。
    大家做的方向差不多，也互相都认识，只是关系远近的区别而已。
    蒋太良和赵一冰关系比较好，大家合作发表过很多篇论文，一个太凉一个一冰，天然就容易亲近一点。
    因为这已经是年底了，马上就过年了，先是院里紧急通知他们准备衣物，要做好不回家过年的准备，有临时紧急重要的任务。
    这就让他们很纳闷，按理来说，做材料的，不会有这样的任务分配下来才对啊。
    他们也没接过涉密项目。
    然后被安排在一处申海郊区一眼就不一般的住处，大家互相打招呼才意识到，来了两百来号人。
    第二天，在偌大的阶梯教室，林燃站在讲台前，大家这才恍然。
    我说哪个神仙有能力把我们给聚集起来呢，燃神啊，这就不意外了。
    最年轻的两院院士，有这个实力是应该的，更何况对方深受重视，被誉为华国科技突破的最大希望。
    赵一冰低声道：“林教授就不奇怪了，只是他找我们来是有什么重大消息要宣布吗？
    还是说有什么重大项目要做攻关。”
    “月球基地的光伏组件吧？我猜，毕竟月球超算，最重要的条件之一不就是能源么？
    月球上，你在阴影区域，没有光照，你在光照下，就肯定有月尘和太阳风，你要怎么保证光伏组件的稳定性、质量和寿命就很重要了。”
    只是他们都没有猜中。
    林燃起身道：“各位，这次把大家找来，我们的时间很紧张，需要各位的配合，先从一些理论知识开始，我再慢慢讲我需要各位来帮我做什么。
    大家都知道，现在我们看到的都是单结太阳能电池，一些多结太阳能电池，本质上也是把多个不同带隙的单结电池叠加在一起，让它们各自负责吸收不同能量范围的光子，从而减少热化损失和透射损失。
    从物理机制上来看，它并没有从根本上改变单结的能量转换原理，只是从统计平均意义上突破了肖克利-奎伊瑟极限。
    每一层的单结效率仍然受肖克利-奎伊瑟极限约束。
    我知道，在座各位里，有人做出过类似成果，发表过论文，实际上你们是用物理结构来绕开了最难的问题。
    我今天要讲的内容是，在单结内部直接消除掉肖克利-奎伊瑟的极限，通过非平衡量子多体输运优化来解决这一问题。”
    林燃开始在身后的白板上写了起来：
    “肖克利–奎瑟极限的数学本质是一个受光谱分布约束的变分优化问题，物理输入是量子吸收规则，最终求到的数学结果就是这个极限，也就是效率极值。
    但我们现在需要来解耦这个问题，破坏掉极限，让极限不再继续存在。”
    “你听懂了吗？”晚上回到宿舍后，蒋太良问道。
    宿舍是两人一间，自由分配，大家关系好，蒋太良理所当然地和赵一冰一起。
    林燃一共讲了三个问题。
    第一个是在量子多体系统中，把光子的吸收过程建模为多体态跃迁的非线性概率优化，把这个强耦合电子–空穴系统并最大化多激子产率的非平衡量子动力学方程给解了出来。
    第二个是一个时间依赖的量子玻尔兹曼方程的优化问题，解耦电子-声子散射的速率方程，最终使散射时间长于载流子收集时间。
    第三个则是光谱重构，非线性光学过程的频率转换优化问题。
    最后才进入到了非平衡量子多体运输优化问题。
    结合上述问题的答案，林燃最终给出了一个材料上的精确值，按照精确值设计的结构，就能够绕开肖克利-奎伊瑟极限，实现更高的光电转化效率。
    “没听懂。”赵一冰回答道。
    “不是，你没听懂，你在白天上课的时候频频点头干嘛？我还以为你听懂了呢。”蒋太良悬着的心这才放下了，我以为就我一个人没听懂。
    赵一冰说：“这不矛盾吧，我这是对林教授的成果表示赞赏。
    我要能听懂我会是材料学的副教授？我早就是教授了好吗！
    我要不是理论功底差了点。”
    理论功底，说的更直白一点就是数学功底差了点。
    “我也没听懂，怎么能证明教授说的是对的呢？”蒋太良问道。
    赵一冰伸出双手：“做实验啊，把我们找来不就是为了做实验么？
    我看了下，能来的基本上都是做实验的好手。”
    蒋太良点了点头：“我猜也是，可既然如此，和我们讲这么多干嘛，直接说结果不就好了。”
    赵一冰猜测道：“可能是选拔，选拔我们当中的人才！”
    蒋太良本来有点激动，跟着林燃混，比在交大更有前途。
    随后马上颓唐了起来，“我连听都听不懂，看来我不是这个人才。”
    第二天，林燃说：
    “相信大家对于我们要做什么大致有了猜测。
    毕竟从原理突破到可量产组件，也就是所谓的工业化生产，有很长一条路要走。
    我需要大家帮我完成实验室的50%光电转化效率的单片器件，并且找到工程量产的方法。”
    教室里的青年学者们，不少开始举手了。
    林燃点了一个，“你有什么疑问。”
    “林教授，实验室单片器件不难，我们大概花个几个月时间应该能造出来。”
    在座纷纷点头。
    实验室可以慢慢调，无非是时间长短。
    单片器件转化率超50%，这个成果别说science了，这绝对是诺奖级的成果。
    光是林燃从理论层面给出了突破肖克利-奎伊瑟极限的解法，就已经够拿诺奖了。
    但可量产这个命题太大了，甚至都不是一年半载能搞定的。
    “工程路径的话，像材料的可制备性我们要慢慢去寻找，用什么材料，然后非平衡态的寿命。
    在数学理论上能假设非平衡电子态持续数百皮秒，但实际材料中可能几十飞秒就热化了。
    器件的结构设计上，需要极快的载流子抽取机制=，在电子失能量之前把它收集出来，电极、界面缺陷、光子管理这些都得配合。
    然后工业化还需要面对成本、寿命和环境稳定性的考验。”
    林燃点了点头：“当然，你说的我都知道，从数学解到实验室单片器件是第一步，从实验室器件到工业量产组件是第二步。
    如果我只要做第一步，我为什么需要两百来号人？我直接找交大材料学院合作不就好了？
    发个science，我最多带五十个人一起挂名吧？
    你刚才提到的，第二步，从实验室器件到工业量产，每一个环节，我都给大家找到了数学上的最优解，我都已经做完了理论层面的论证，大家需要做的就是从实验端给我反馈。”
    大家一开始抱着半信半疑的态度，随后的时间里正如同林燃所说的那样，涉及到大的节点，他都已经做完了理论层面最优值的求解。
    整个进度就像按下加速键一样。
    “我终于知道为什么林总带领下的阿波罗科技能够在短短一年多时间里完成登月，这有点太恐怖了。
    我今天闲暇时候和我们组的同事闲聊，他就说，林总就跟开了外挂一样。
    一般我们的科技界改变产业界的路径是，类似很多年前有理论突破，然后后人慢慢从理论突破有一些实验层面的突破，这些突破累积之后，产业界找到一些能用的论文或者成果，然后在做工业化的量产。
    这样断断续续可能要花数十年时间，无数科研人员的心血。
    因为同一个时期的成果有成千上万，没人知道什么重要，当时重要的，未来未必就重要，当时可能只是默默无闻的一篇论文，未来可能会在产业领域发光发热。
    没人知道，这条路到底要怎么都。
    大家从前人的故纸堆里，找到宝藏，然后再根据宝藏，打造出属于自己的神兵。
    现在的林总相当于直接从应用数学层面暴力破解，直接给我们开全图，告诉你，哪些东西有用，要朝哪个方向走，直接一条笔直的路就过去了。
    这种感觉真的太神奇了，有这样的外挂，老美在航天领域能竞争得过才怪呢。”赵一冰感慨道。
    1917年的时候爱因斯坦提出了受激辐射理论，这世界激光的核心原理，但在当时这只是物理学的抽象概念。
    一直到1960年，西奥多·梅曼才在实验室构建了第一台工作激光器，当时被认为没有实际用途。
    70年代激光开始用于硅芯片蚀刻和工业切割与焊接，无数科研人员参与优化，克服了稳定性问题。
    从默默无闻的论文到涵盖医疗、通信、芯片领域的技术，足足花了五十年时间。
    包括晶体管，从场效应晶体管概念到半导体，也花了五十多年。
    现在，参与到这个项目中的青年学者们，他们就像是被按了加速键一样，理论直接用上，直接给你根据理论衍生的模型和最优解。
    你只需要负责做实验就好了。
    这是前所未有的体验。
    至于被留在这里不能回家过年，高度保密，与世隔绝，在要做的伟大事业面前，好像都可以忍受了。
    他们也知道，最后有成果的话，国家层面肯定不会亏待他们。
    副教授能把副字给去了，非升即走的青教可以不走了，正教授获得一个集体科技进步一等奖不过分吧？
    (本章完)