返回第一百一十二章 你是怎么发现的?  15岁,成为国宝级天才科学家首页

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    肖宿走上讲台,插上U盘,打开PPT。

    第一页,标题很简单:对称性约束下的加权度量构造及其在计算化学中的应用。

    他看向台下,开口说:“之前,万教授找我帮忙解决一个计算化学的问题。”

    没有寒喧,没有客套,直接进入正题。

    “问题本身是关于含过渡金属的有机配合物的电子结构计算。这类分子的对称性高,电子关联强,传统方法处理不好。”

    他调出一张分子结构图,是一个八面体的金属配合物,中心原子是铁,周围连着六个配体。

    “万教授尝试用我上一篇论文里的加权度量方法,但没有成功。原因在于,他们在奇点附近的数值离散化破坏了对称性约束。”

    肖宿在图上画了几个圈,标注出奇点所在的位置。

    “对称性约束在量子化学计算中很重要。分子轨道属于群的不可约表示,哈密顿量在不同表示之间是对角的。如果数值处理破坏了这种对角性,计算结果就会出现偏差。”

    台下,姜明微微点头。

    这孩子讲得清楚,不仅知道问题在哪儿,还知道为什么重要。

    肖宿继续讲那个加权函数的构造。

    他用了大概二十分钟,把整个数学框架梳理了一遍。

    从群作用的轨道分解,到奇点附近的局部坐标,再到加权函数的显式表达式。

    讲完之后,他停顿了一下,说:“这个构造本身不难,但有个副产品。”

    PPT切换到下一页。

    “Atkins的《Molecular QuantuChestry》,第五章关于分子轨道对称性与化学键稳定性的推导,可以进行简化处理。”

    台下突然安静下来。

    Atkins的书?

    那个全世界几代化学学生都在用的经典教材?

    肖宿调出一张截图,正是那本书第187页的内容。

    “这里的推导,假设了某个积分在对称操作下保持不变。这个假设在阿贝尔群的情形下成立,但在非阿贝尔群,比如四面体群、八面体群的情形下,是不成立的。”

    他用红圈标出那个关键步骤。

    “正确的处理应该是用群轨道平均的方法,引入一个修正因子。”

    “用这个修正公式重新计算一些高对称性的分子,结果会有明显变化。”

    他调出几张图表,是甲烷、苯、一个八面体配合物的计算结果对比。

    “甲烷的稳定性指标,修正后提高了大约百分之三。苯的变化小一些,百分之一点几。这个八面体配合物变化最大,修正后的稳定性能比修正前高了将近百分之十。”

    他顿了顿,说:“映射的实验数据支持修正后的结果。”

    台下彻底安静了。

    姜明盯着屏幕上那些图表,眼神里闪过一丝复杂。

    Atkins的书他也读了四十年了。

    给学生讲这门课讲了三十多年。

    从来没有想过,那个被无数人引用、验证、再验证的推导,居然有缺陷。

    而且这个缺陷,一个十五岁的孩子来指出来了。

    华清大学的符教授举起手。

    肖宿点点头:“请讲。”

    符宴民站起来,语气很认真:“肖宿同学,你刚才说的这个修正,我大概理解了。但我想问的是,这个修正只影响高对称性的分子吗?有没有可能在一些低对称性的体系里,也存在类似的问题?”

    肖宿想了想,说:“理论上,只要分子的对称群是非阿贝尔的,这个修正项就不为零。但实际影响的大小,取决于分子轨道的表示类型和相互作用的强度。”

    他在白板上画了一个简单的示意图。

    “阿。非阿贝尔群有高维表示,特征标是矩阵。

    积分在群作用下混合的,就是这些高维表示内部的各个分量。”

    “如果分子轨道都属于一维表示,那修正项就很小。如果有轨道属于高维表示,修正项就不可忽略。”

    符宴民听完,若有所思地点点头,坐下了。

    又一个研究员举手,问的是加权函数的数值实现细节。

    肖宿答得很简洁,但每一步都清淅。

    姜明一直没说话,只是安静地听着。

    他看着台上那个少年,看着他在白板上写下一串串公式,看着他不紧不慢地回答每一个问题,心里涌起一种复杂的感觉。

    他自己年轻时刚接触量子化学的时候,花了整整一年,才把群论在分子轨道中的应用搞明白。

    而现在这个孩子,接触化学才两周,就已经能指出经典教材里的错误。

    而且他指出的,不是那种印刷错误
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