紫金山腳下的別墅中,徐川將自己面前雜亂的書(shū)桌收拾整理了一下,取出了一迭全新的稿紙。
遇事不決,量子力學(xué)。
盡管這句話是互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)友們用來(lái)調(diào)侃那些不確定事物的,但在此刻,還真給了他一個(gè)新的研究方向和突破口。
量子化學(xué)!
就是他給化學(xué)材料計(jì)算模型定下的一條新的研究方向。
這并不是什么突如其來(lái)的想法,而是在深思熟慮后做出的判斷。
量子化學(xué)的提出其實(shí)很早,在二十世紀(jì)三十年代,量子力學(xué)初步走向成熟后,就衍生出了這門(mén)學(xué)科的。
著名的理論物理學(xué)家‘海特勒’和‘F·W倫敦’用量子力學(xué)基本原理討論氫分子結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí),首先用量子力學(xué)處理氫分子,解釋了氫分子中共價(jià)鍵的實(shí)質(zhì)問(wèn)題,從而為化學(xué)鍵的價(jià)鍵理論提供了理論基礎(chǔ),開(kāi)創(chuàng)了量子化學(xué)這門(mén)學(xué)科。
不過(guò)相對(duì)比量子力學(xué)來(lái)說(shuō),量子化學(xué)的發(fā)展要相對(duì)緩慢不少。
自上世紀(jì)三十年代提出來(lái)以后,盡管眾多的物理學(xué)家和化學(xué)家圍繞其建立起了如分子軌道理論、配位場(chǎng)理論、分子間相互作用的量子化學(xué)理論等重大成果。
但時(shí)至今日,量子化學(xué)依舊只能對(duì)原子數(shù)目較少的體系進(jìn)行計(jì)算,如氫分子、氫化鋰(LiH)和氫化鈹這類(lèi)簡(jiǎn)單的材料。
而對(duì)于原子數(shù)目較多的體系,其計(jì)算時(shí)間可以說(shuō)在相同的計(jì)算條件下,是按照指數(shù)級(jí)進(jìn)行瘋狂增長(zhǎng)的。
因?yàn)槟M分子面臨的最大挑戰(zhàn)是計(jì)算化合物的基本能態(tài),即必須模擬出每個(gè)原子內(nèi)每個(gè)電子與其他所有原子的原子核間相互作用。
這種相互作用遵循的是微觀層面的量子力學(xué)原理,復(fù)雜而宏偉。
因此,對(duì)傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō),模擬出這些量子特性的分子結(jié)構(gòu)不僅要消耗大量能量,而且隨著分子內(nèi)原子數(shù)增加,模擬愈加困難。
如果很難理解這一點(diǎn)的話,用最簡(jiǎn)單的話來(lái)說(shuō)。
即對(duì)一個(gè)分子的模擬計(jì)算,其計(jì)算次數(shù)是1,那么增加到兩個(gè)分子,其計(jì)算次數(shù)會(huì)增加到2,增加到三個(gè)分子,其計(jì)算次數(shù)會(huì)增加到3
依次類(lèi)推,對(duì)于復(fù)雜的大分子團(tuán)進(jìn)行計(jì)算,其計(jì)算次數(shù)會(huì)陡然增加到一個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)都無(wú)法處理過(guò)來(lái)的程度。
這也是為什么目前的量子化學(xué)發(fā)展緩慢的原因,以目前的計(jì)算力,很難以在當(dāng)前的量子化學(xué)的各種計(jì)算理論上支撐起它的計(jì)算和發(fā)展。
當(dāng)然,缺點(diǎn)這么大,它的優(yōu)點(diǎn)自然也不會(huì)小。
首先,量子化學(xué)的計(jì)算是基于量子力學(xué)對(duì)分子的薛定諤方程求解,理論上來(lái)說(shuō)它不需要除基本常數(shù)外的參數(shù),具有普適性。
其次,它可以研究化學(xué)反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移和優(yōu)化,也可以預(yù)測(cè)模擬分子的激發(fā)態(tài)和紫外吸收電子光譜。
這些都是傳統(tǒng)化學(xué)無(wú)法做到或者說(shuō)很難做到的事情。
否則量子化學(xué)也不會(huì)被《Nature》譽(yù)為量子計(jì)算機(jī)最具前景的應(yīng)用領(lǐng)域了。
徐川想要做的,是在材料科學(xué)整體框架內(nèi),以非經(jīng)驗(yàn)的方式建立微觀的理論計(jì)算與介觀乃至宏觀層次的物理現(xiàn)象之間的聯(lián)系理論。
這才是化學(xué)計(jì)算材料模型的真正核心!
如果能做成,對(duì)于化學(xué)界來(lái)說(shuō),將如同Xu-Weyl-Berry定理一般,徹底的改變整個(gè)天文學(xué)界(化學(xué)界)!
在稿紙上列出了研究量子化學(xué)的方向和階段性工作規(guī)劃后,徐川打開(kāi)了電腦,連接上別墅中專(zhuān)門(mén)為他建立起來(lái)的小型超算。
在將人工SEI薄膜、鋰離子電池、鋰硫電池相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)下載下來(lái)后,他將自己的筆記本掛上了外網(wǎng),從各大期刊上搜索著和量子化學(xué)、計(jì)算材料學(xué)相關(guān)的論文。
為化學(xué)材料計(jì)算模型重新建立底層的數(shù)學(xué)運(yùn)算邏輯和理論基礎(chǔ)是一件相當(dāng)困難的工作。
即便是他,其實(shí)也不敢說(shuō)自己就一定能做到。
因?yàn)閺乃某霭l(fā)角度上來(lái)說(shuō),這就是在嘗試解決為化學(xué)建立起一套精準(zhǔn)有效且普遍適用的計(jì)算模型這一世紀(jì)難題。
不過(guò)羅馬不是一天建成的,一棟化學(xué)大廈也不是短時(shí)間內(nèi)就能建立起來(lái)的。
但越是有挑戰(zhàn)性的內(nèi)容,才越能激發(fā)出他的興趣。
人生嘛,總要做點(diǎn)自己感興趣的事情,哪怕是為此付出無(wú)數(shù)的時(shí)間和精力,只要能收獲一些成果就足夠了。
不過(guò)在此之前,他還需要兩個(gè)幫手,來(lái)幫他解決一些前期的工作!
處理好準(zhǔn)備工作后,徐川久違回到了南大校園中。
辦公室中,正百無(wú)聊賴(lài)的刷著的電視劇的助理呂玲忽然感覺(jué)自己被一道陰影籠罩住了。
與此同時(shí),耳邊一道帶著笑意的熟悉聲音響起。
“刷劇呢?”
聽(tīng)到聲音,呂玲抬頭一看,整個(gè)人當(dāng)場(chǎng)呆在了那里:“教教授,您怎么來(lái)了?”
聽(tīng)到這個(gè)有些‘奇怪’的問(wèn)題,徐川笑著說(shuō)道:“這好像是我的辦公室吧?我不能來(lái)了?”
呂玲猛的搖頭:“不是,我不是這個(gè)意思。”
“我是說(shuō),您怎么來(lái).咳,我的意思是,您手中的研究問(wèn)題都解決了?”
呆愣的問(wèn)了一句,見(jiàn)徐川的目光落在自己手中的平板上,呂玲臉色一紅,快速按了一下按鈕,關(guān)掉了平板,覆蓋在辦公桌上,圓框眼鏡下滿是尷尬。
“教授.對(duì)不起.我.”
呂玲結(jié)結(jié)巴巴的開(kāi)口,想解釋又無(wú)從開(kāi)口。
和學(xué)校其他的教授助理日常工作的繁重完全不同,她和湯然兩人負(fù)責(zé)的徐川經(jīng)常一兩個(gè)月,甚至是更長(zhǎng)的時(shí)間都不來(lái)學(xué)校。
以至于除去那些日常的工作外,她們有著大把的空閑時(shí)間沒(méi)事可做。
再加上工作環(huán)境的悠閑,刷劇就成了她日常解悶的方式。
不過(guò)再怎么說(shuō),日常工作期間摸魚(yú)被老板當(dāng)場(chǎng)逮住,這簡(jiǎn)直太尷尬了。
徐川倒是沒(méi)太在意,工作期間摸摸魚(yú)是很正常的事情。
當(dāng)然,這也和他最近又有一段時(shí)間沒(méi)來(lái)學(xué)校了有關(guān),畢竟他不來(lái),湯然和呂玲日常中也不會(huì)有多少工作。
笑著搖搖頭,徐川開(kāi)口道:“行了,無(wú)聊的時(shí)候刷刷劇而已,又不是什么大事,不影響正常工作就成。” 頓了頓,他接著吩咐道:“幫我聯(lián)系一下丁瑞和谷炳教授,如果他們沒(méi)課沒(méi)事的話,請(qǐng)他們來(lái)我辦公室一趟。”
呂玲松了口氣,一顆吊著的心總算是落了下來(lái),迅速回道:“我這就聯(lián)系。”
不一會(huì),丁瑞率先從校園中趕了過(guò)來(lái)。
“教授,您終于回來(lái)了!”
看著面前熟悉而又陌生的人影,丁瑞感動(dòng)的眼淚都快掉下來(lái)了。
他終于深刻的理會(huì)到了前兩年拜師入門(mén)后,那位大師兄蔡鵬口中‘半個(gè)月不見(jiàn)導(dǎo)師根本就不是什么事情’到底是什么意思了!
自從拜入這位大名鼎鼎的教授名下,他們簡(jiǎn)直和大草原上的牛馬一樣沒(méi)什么區(qū)別,純屬放養(yǎng)。
最開(kāi)始還好,可能是剛忙完手中的項(xiàng)目,還能經(jīng)常在學(xué)校看到教授的身影。
但隨著航天領(lǐng)域工作的展開(kāi),最長(zhǎng)的時(shí)候,他們甚至有接近半年的時(shí)間沒(méi)有在校園中看到過(guò)教授的身影了。
看著面前驚喜不已的學(xué)生,這會(huì)反輪到徐川略有些尷尬了。
因?yàn)檠芯康年P(guān)系,他又放養(yǎng)這四名學(xué)生起碼有快兩個(gè)月的時(shí)間了。
“咳~”
輕咳了一下,徐川開(kāi)口道:“我記得你碩士和博士期間的學(xué)習(xí)方向好像是泛函分析對(duì)吧?”
丁瑞,也是他收的四個(gè)學(xué)生中年齡最大的,在之前收到了劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)系錄取offer,但后面他在南大招生,他便果斷的放棄了劍橋大學(xué)的錄取,轉(zhuǎn)而拜入了他門(mén)下。
對(duì)面,丁瑞眼角都快閃著淚光了,教授還記得他學(xué)習(xí)的方向,簡(jiǎn)直讓人驚喜!
如小雞啄米似的點(diǎn)著頭,他快速的回道:“是的,教授,我碩士和博士階段的學(xué)習(xí)方向都是泛函分析。”
徐川點(diǎn)點(diǎn)頭,開(kāi)口道:“如果是這樣的話,你愿意跟著我學(xué)習(xí)研究計(jì)算材料學(xué)嗎?”
“計(jì)算材料學(xué)?”
丁瑞有些詫異的看了過(guò)來(lái),徐川點(diǎn)了點(diǎn)頭,繼續(xù)道:“是的,我手中有一個(gè)研究項(xiàng)目正在進(jìn)行,需要幫手。如果你愿意的話,可以轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)跟著我學(xué)習(xí)一下這方面的東西。”
頓了頓,他接著道:“當(dāng)然,如果不愿意的話,也沒(méi)”
話還沒(méi)說(shuō)完,對(duì)面丁瑞立刻激動(dòng)地說(shuō)道:“我愿意!教授!我愿意!”
“咳~”徐川輕咳了一下,問(wèn)道:“你都不問(wèn)問(wèn)是什么項(xiàng)目嗎?”
丁瑞迅速的回道:“沒(méi)關(guān)系,是什么項(xiàng)目都無(wú)所謂,只要能跟著教授學(xué)習(xí)就行。”
他又不傻,能跟著徐川一起做項(xiàng)目,雖然很清楚的知道自己在項(xiàng)目大概率是個(gè)打雜的,但這可是其他人拜佛許愿一萬(wàn)次都求不來(lái)的機(jī)會(huì)。
管他是什么項(xiàng)目,先應(yīng)下來(lái)再說(shuō)。
就算是辛苦點(diǎn)累點(diǎn)那又有什么關(guān)系,只要不給他賣(mài)到緬北去噶腰子,一切都好說(shuō)!
徐川輕咳了一下,開(kāi)口道:“如果是跟著我學(xué)習(xí)和研究這個(gè)項(xiàng)目,恐怕你畢業(yè)的時(shí)間會(huì)延后不少,所以我建議你還是仔細(xì)考慮一下再來(lái)做決定。”
微微頓了頓,他從隨身攜帶的背包中取出一張稿紙遞了過(guò)去,接著道:“另外,如果你參與我的研究,那么除了你原有學(xué)習(xí)的泛函分析以外,你還需要再對(duì)這上面的知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。”
“而且入門(mén)的話,留給你的時(shí)間恐怕不會(huì)很多,最長(zhǎng)兩個(gè)月的時(shí)間,你至少要將這上面列出來(lái)的書(shū)籍和論文全部看完。”
丁瑞接過(guò)稿紙,頓時(shí)倒吸了口涼氣。
《量子化學(xué)導(dǎo)論》
《量子化學(xué)基礎(chǔ)》
《分子量子力學(xué)》
《.》
《材料學(xué)的納米尺度計(jì)算模擬:基本原理》
《.》
稿紙上,林林總總列出來(lái)了十幾本教材,以及超過(guò)兩位數(shù)的論文。
看著這些名字,哪怕是平常刷題刷論文如吃飯喝水般的他,也不由的感覺(jué)到一陣頭皮發(fā)麻。
對(duì)面,看著頭皮發(fā)麻不住吞咽口水的小學(xué)生,徐川笑著開(kāi)口道:“不用這么著急給我答案,你可以先找兩本教材和論文看看,看看自己是否對(duì)這個(gè)感興趣。”
笑著拍了拍丁瑞的肩膀,他錯(cuò)開(kāi)了對(duì)方,走向辦公桌后面,打開(kāi)了電腦,連接上紫金山別墅中專(zhuān)門(mén)為他建立起來(lái)的小型超算。
將他昨晚準(zhǔn)備好的一些資料和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移了過(guò)來(lái)。
教導(dǎo)丁瑞化學(xué)材料計(jì)算學(xué)領(lǐng)域的知識(shí),算是他昨晚想到的事情。
在物理計(jì)算方面,有已經(jīng)畢業(yè)了的阿米莉亞繼承了他的衣缽。而化學(xué)計(jì)算方面,在后面收的四個(gè)學(xué)生中,如果要考慮的話,丁瑞大概是唯一的選擇。
他碩士和博士期間學(xué)習(xí)研究的方向是泛函分析,這是計(jì)算材料學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之一。
而從泛函分析轉(zhuǎn)到量子化學(xué),或者說(shuō)輔修一門(mén)量子化學(xué)還是合適的。
當(dāng)然,有沒(méi)有這個(gè)天賦就得看他自己了。
畢竟不是所有人都能夠在主修一門(mén)專(zhuān)業(yè)的同時(shí),還有足夠的精力和天賦去輔修另一門(mén)專(zhuān)業(yè)的。
至于另一個(gè)谷炳,徐川倒是沒(méi)想過(guò)讓他繼承化學(xué)計(jì)算方面的學(xué)識(shí),而是邀請(qǐng)他過(guò)來(lái)參與修改優(yōu)化‘化學(xué)材料計(jì)算模型’的底層邏輯和理論。
如果不是阿米莉亞已經(jīng)離開(kāi),去了普林斯頓擔(dān)任數(shù)學(xué)教授,這份工作其實(shí)更適合她。
畢竟布洛赫猜想本身就是材料計(jì)算學(xué)的基礎(chǔ)。
不過(guò)作為輔助,同為解決布洛赫猜想的谷炳在能力方面倒也足夠了。