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社区首页 >专栏 >记最近去世的两位理论化学家——文振翼和韩克利

记最近去世的两位理论化学家——文振翼和韩克利

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用户7592569
发布于 2022-05-17 06:57:49
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文章被收录于专栏:量子化学量子化学

文振翼老师一直在西北大学现代物理研究所工作,而韩克利老师本科毕业于山东大学物理系,他们都算是从物理学科转而支持国内量子化学、理论化学建设的。

文振翼的研究主要集中在图形酉群理论(graphical unitary group approach,GUGA)。我查到的文振翼最早的工作是1979年1月发表在《物理学报》上的《八面体晶场强场理论的U群方法》,投稿日期是1977年3月7日。和当下强调文章的第一单位不同,这篇投稿接近两年才发表的文章并没有工作单位,文振翼只是在文章结尾感谢了侯伯宇、孙家钟和陈金全。

说来很奇怪,在科技越来越进步的今天,熟悉酉群、掌握酉群的理论化学工作者却越来越少了。但是在1980年代,酉群理论在国内外都可算是“显学”。基于Paldus的UGA理论,1977年,Isaiah Shavitt发表了第一篇GUGA工作,从而带动了量子化学界对于GUGA方法的热情。在国内,陈金全、唐敖庆的诸多研究也广泛使用了酉群理论。文振翼的酉群知识,据说就是通过阅读唐敖庆的著作自学的。文振翼于1983年公派至哥本哈根大学访问,期间和John Avery(生于1933年,似乎仍健在)合作发表了多篇和酉群理论相关的工作,其中也包括一篇和他后期最重要的工作“空穴-粒子对称的图形酉群方法”相关的文章《Particles and holes in the unitary group method》。

学过量子化学的人都知道,当我们需要计算两个Slater行列式的Hamiltonian矩阵元时,可以采用Slater-Condon规则。但是对于开壳层电子态来说,单个Slater行列式通常并不是自旋算符的本征函数。为了使用体系的“自旋”这一对称性来简化计算,我们必须使用组态函数(configuration state function, CSF)来代替行列式。UGA、GUGA即是量子化学领域用来生成CSF并计算两个CSF之间Hamiltonian矩阵元的理论方法。对于相同的量子化学方法,如FCI、MRCISD,可以使用不同的方式实现,如行列式、UGA等,而基于GUGA的实现方式是效率最高的。文振翼、王育彬及其合作者在20世纪末开发出了Xi'an-CI软件包,实现了基于GUGA的FCI、MRPT2、MRCISD等多种方法。熟悉量子化学高精度方法的人可能都知道,非收缩的(uncontracted)MRPT、MRCISD方法,是相对比较容易实现的高精度算法。但是全内收缩(fully internally contracted,FIC)的MRPT、MRCISD方法所涉及到的公式是非常复杂的,基本接近人类手工编写代码的极限了。这里可以简单举两个例子,虽然经过了几十年的发展,但是Molpro软件至今也没有实现FIC-MRCISD。而另一款量子化学软件Molcas,其中的FIC-CASPT2方法,由于公式颇为复杂,在很多年前一直存在一个小bug,直到近年才被发现。文振翼及其合作者实现的MRCISD不仅继承了GUGA方法的高效性,而且具有非常高的灵活性,可以控制任意子空间的收缩形式,包括了内收缩、外收缩。据我所知,目前没有任何软件具有如此高的灵活性。文振翼及其合作者的工作虽然达到甚至超过了国际领先水平,但是他们工作的影响力却不如国际上的同类工作。这或许和那一辈人习惯默默耕耘、不求闻达的性格有很大的关系;抑或许是因为他们的研究完全是出于个人兴趣。就像他在网络上流传的一篇采访中所说的“基础研究复杂艰深,很难出成果,如果不是怀着浓厚的兴趣,谁也不可能几十年如一日地坐在这条冷板凳上。”

我生也晚,虽然在会议上多次见过文老师,但是私下接触并不多。我第一次也是最后一次和文老师聊天应该是在2015年国内举办的一个国际会议上。文老师了解了我参与软件中FCI和MRCISD的实现方式后,立即指出这种实现方式效率不高。在随后的聊天中,他也谈到了近年他手把手培养的几个学生逐渐成长起来了,做了一点工作,但是也毫不客气的指出了他们的问题。我常常想或许科研界应该多一些像文老师一样的人,给每天都有“重大突破”的科研圈降降温。

韩克利的研究主要集中在“分子反应动力学”。和他的导师何国钟(健在)一样,韩克利在研究中实验和理论并重。这从他博士阶段的工作即可看出端倪:

这篇文章并没有说明计算模拟采用的是何种软件。但是在稍后的一篇工作中,则提到了电子结构是用GAUSSIAN80做的。

我猜测这篇文章的理论计算部分可能是张瑞勤做的。那时候的理论、实验合作就是这么单纯,没有通讯作者,也没有共一抑或实验第一、理论第二的烦恼。工作顺利发表,参与者都很开心,是第几作者又有什么关系呢?

因为韩老师从事的领域我几乎没有了解,无法评价他的工作。我只能讲一件我和韩老师之间的小事。韩老师曾经是我某次面试的评委,面试的时候他只问了我一两个小问题。一年多以后,在某次南方举办的会议上我又遇到了韩老师。会议晚宴上,我一直坐在韩老师旁边,所以结束后很自然地和他一起下楼。下楼后,韩老师和我说,他有点路痴,不知道如何回宾馆,但是他知道可以在某地铁站附近骑共享单车回宾馆,问我可否带他到某地铁站。这点小事,我当然义不容辞。在去地铁站的路上,韩老师突然提起了那次面试,并且问我为什么从生物专业转到了量子化学专业。我完全没有想到这么久过去了,他竟然还记得这么小的事情。我一时不知道如何回答,只是敷衍道:“我对量子化学非常感兴趣”。没想到他竟然笑着对我说,“感兴趣就好,感兴趣最重要了!”到了地铁站,我原本打算扫一辆共享单车陪他一起骑回宾馆,他却执意不肯,让我赶紧回宾馆准备第二天的报告,自己骑上车匆匆离去了。

我的一个朋友说,从事什么领域并不那么重要,重要的是你要呆在优秀的人多的地方,和这些优秀的人一起工作(巴菲特2022的股东大会上也说了类似的话)。希望在两位“优秀的人”离开量子化学、理论化学领域后,能有更多优秀的人加入进来。

文老师、韩老师一路走好。

*注:笔者在描述两位老师科研工作的部分并没有使用敬语,因为笔者始终认为在科研中过多使用敬语会导致后辈难以超越前人。

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