肖宿没理会他们的打闹,打开电脑,开始搜索计算化学相关资料。
他先找了几篇综述,大致了解了这个领域的基本框架。
计算化学,简而言之,就是藉助计算机模擬化学过程。
其核心是求解量子力学方程,以获取分子的电子结构、能量、性质等信息。
传统的化学研究依赖实验,也就是在试管中混合试剂,观察反应,分析產物。
这种方法最直观,但也耗时费力,而且一些內容根本没有办法通过实验来进行测量,比如化学反应中间体的结构、激发態的寿命等。
计算化学的出现,就好像给化学家们配备了一台“理论显微镜”。
让他们能够在计算机中“看到”实验中难以察觉的事物,预测到那些无法测量的性质。
但问题是,这台显微镜的成像,还不够清晰。
根本的原因在於数学。
量子力学的基本方程就是薛丁格方程,除了氢原子这种最简单的体系,其他情况根本无法求出精確解,只能进行近似计算。
近似的精度,取决於数学方法的优劣。
现有的方法,比如密度泛函理论、多体微扰论、组態相互作用等,各有优缺点。
肖宿翻阅著资料,脑海中思索著另一个问题。
分子结构,本质上是原子核与电子的空间排布。
这种旋转、反射、反演的排布天然具有对称性。
而对称性,正是群论研究的对象。
如果把分子结构看作某种流形,电子云分布是流形上的函数,那化学反应的实质,就是函数在某种群作用下的演化。
这个视角……
肖宿眼睛微微一亮。
他想起之前研究周氏猜想时用过的那些工具,辛几何、表示论、奇点理论……
这些东西,能不能用到化学里
他开始系统地查阅文献。
先看了几本经典的教科书,比如atks的《物理化学》、szabo和ostnd的《现代量子化学导论》。
这些书把基础概念讲得很清楚,但数学处理上比较传统,用的多是线性代数和微积分。
然后他开始找更专业的文献,尤其是那些试图用现代数学工具研究化学问题的。
有一篇发表在《reviewsofodernphysics》上的综述,標题是《数学与分子科学》,讲的就是这个方向。
作者提到,近年来有一些研究尝试用代数几何研究势能面,用微分几何研究反应路径,用表示论简化电子结构计算。
但这些研究还很零散,没有形成系统的理论框架。
肖宿看得入神,不知不觉就到了晚上。
刘浩然他们陆续走了,实验室里只剩下他一个人。
屏幕上,是他刚刚打开的一本书的电子版。
peteratks和ronaldfriedan合著的《olecurquantuics》,第五版。
这是计算化学领域的经典教材,几乎每个做理论化学的人都要读。
肖宿翻到第四章,標题是“对称性与群论”。
这一章讲的是分子点群,也就是如何根据分子的对称性给它们分类,如何用群表示论简化分子轨道的计算。