第171章 這裡有肖宿
「師兄，」方清一邊開車一邊說，「萬老師讓我跟你說，辦公室給你收拾好了。」
「嗯。」
「肖宿那個框架的列印稿，他也給你列印好了。」
聽到這兒，許銘轉過頭看他：「你看過了？」
方清點點頭，表情有點複雜。
「看過了。看了一星期，大概看懂了……百分之四十吧。」
許銘挑了挑眉。
方清在京大化學系算是理論功底很紮實的了，博士三年發了三篇JCTC，一篇JCP，在同期學生里絕對是拔尖的。
他說看懂了百分之四十，那就意味著剩下的百分之六十，可能需要更長的時間去消化。
「那你給我講講，」許銘說，「大概是什麼思路？萬老師在郵件里說得太簡略了，就說做出來了，我都沒搞明白他到底做了些什麼。」
方清想了想，組織了一下語言。
「咱們之前做計算化學的時候，最頭疼的是什麼？」
「電子關聯。」
「對。」方清點頭，「電子關聯。」
「現在，肖宿把這個問題翻譯成幾何語言了。」
許銘愣了一下。
電子關聯，尤其是多電子體系是每一個研究計算化學的人都會頭疼的存在。
實驗當中，每個電子都在動，它們之間還有相互作用，你沒法一個一個算出來，最後只能做近似。
而現在的近似方法的缺點是極其明顯的。
比如密度泛函理論，DFT的精度對大部分體系來說效果還可以，但對強關聯體系或者需要更高精度的場景往往就不夠用了。
而精度高的方法，比如組態相互作用，計算量又太大了。
所以對研究計算化學的人來說，找到一個折中，並且精度夠用、計算量能接受的方案是極其必要的。
無怪乎許銘會如此震驚了，要是肖宿真的做出了一個完整準確的計算方式來解決這個問題，那將給計算化帶來海嘯般的衝擊，這將是一個諾貝爾獎級別的突破。
「他構造了一個高維的流形，坐標包括所有原子核的位置和所有電子的自旋自由度。」
「電子的波函數，是那個流形上的一個截面。」
「電子之間的相互作用，對應的就是這個截面所在線叢的曲率。」
許銘的眼睛慢慢睜大了。
「然後他證明了一個定理，」方清說，「這個曲率可以分解成兩部分。」
「一部分是光滑的，可以在計算中近似處理；另一部分是奇異的，集中在一些特定的點上。」
「那些奇異點上的貢獻，是拓撲不變量，可以用群表示論提前算出來，不需要在每次疊代中重新計算。」
許銘專注的聽著方清的介紹，等他反應過來的時候，發現渾身的雞皮疙瘩都起來了。
車裡一下子安靜下來。
他研究計算化學那麼多年，太了解方清說的內容有多重要了，這個方式從框架上是超前的，而肖宿的理論聽起那麼清晰合理。
現在的計算化學軟體，比如Gaussian、ORCA、Q-Chem，在算一個分子的電子結構時，大部分時間都花在自洽場疊代上。
每一次疊代都要重新計算那些複雜的積分，尤其是在處理電子關聯的高階項時，計算量會爆炸。
而肖宿的這個框架，相當於把那些高階項分成了兩類。
一類是通用的，可以提前算好，存在資料庫里，需要用的時候直接調出來。
另一類是特殊的，才需要在每次計算中單獨處理。
如果這個框架能落地，那計算一個分子的時間，可能從幾天縮短到幾小時，甚至幾分鐘。
「這個分解，」許銘的聲音有點乾澀，「數學上嚴格嗎？」
方清苦笑。
「這就是最嚇人的地方。肖宿給了一個完整的證明，每一步都是嚴格的。不是近似，不是數值擬合，是嚴格的數學推導。」
他頓了頓，又補充道：「而且他還給出了具體的算法流程，連複雜度分析都寫好了。」
許銘靠在椅背上，看著窗外飛速後退的路燈杆，半天沒說話。
過了一會兒，他開口了。
「方清，你知道我為什麼提前回來嗎？」
「不是因為肖宿那個框架？」
「是，也不全是。」
許銘說，「萬老師給我發郵件的時候，我正卡在一個問題上。MIT那邊讓我做了一個關於激發態電子關聯的項目，用的是他們最新開發的那個多體格林函數方法。」
「那個方法確實先進，精度很高，但計算量太大了。一個中等大小的分子，跑一次要一個星期。」
他頓了頓。
「我在那邊待了將近兩年，學了很多東西。
多體格林函數、量子化學的數值方法、高性能計算……
這些確實先進，國內現在確實還比不上。
但問題是——」
他轉過頭看著方清。
「這些先進的東西，都是建立在同樣的數學近似上的。」
「密度泛函也好，多體格林函數也好，組態相互作用也好，它們都是在同一個框架里修修補補，換不同的近似方案，換不同的參數。」
「但底層的數學結構，沒有人去動過。」
「這樣下去，我們永遠無法得到突破，繼續待在那裡的意義不大。」
「所以我回來了。」
「更何況，這裡有肖宿……」
他靠在椅背上，聲音裡帶著一種如釋重負的輕鬆。
「現在我覺得回來的決定實在太對了。
肖宿的這個理論只要被驗證了，那麼國外所有最先進的東西都要被淘汰。
你想啊，我出國是為了學先進的東西。
現在最先進的東西在國內，我還待在外面幹什麼？
捨近求遠嗎？」
方清看了他一眼，笑了。
「萬老師要是聽到你這話，估計能高興得晚上多吃兩碗飯。」
許銘也笑了，兩隻眼睛亮的驚人。
車子駛下高速，進入京大附近的街區。
路兩邊的店鋪都開著門，奶茶店、便利店、列印店，招牌上的燈亮著，給灰濛濛的冬日添了幾分暖色。
「嗯。」
「肖宿那個框架的列印稿，他也給你列印好了。」
聽到這兒，許銘轉過頭看他：「你看過了？」
方清點點頭，表情有點複雜。
「看過了。看了一星期，大概看懂了……百分之四十吧。」
許銘挑了挑眉。
方清在京大化學系算是理論功底很紮實的了，博士三年發了三篇JCTC，一篇JCP，在同期學生里絕對是拔尖的。
他說看懂了百分之四十，那就意味著剩下的百分之六十，可能需要更長的時間去消化。
「那你給我講講，」許銘說，「大概是什麼思路？萬老師在郵件里說得太簡略了，就說做出來了，我都沒搞明白他到底做了些什麼。」
方清想了想，組織了一下語言。
「咱們之前做計算化學的時候，最頭疼的是什麼？」
「電子關聯。」
「對。」方清點頭，「電子關聯。」
「現在，肖宿把這個問題翻譯成幾何語言了。」
許銘愣了一下。
電子關聯，尤其是多電子體系是每一個研究計算化學的人都會頭疼的存在。
實驗當中，每個電子都在動，它們之間還有相互作用，你沒法一個一個算出來，最後只能做近似。
而現在的近似方法的缺點是極其明顯的。
比如密度泛函理論，DFT的精度對大部分體系來說效果還可以，但對強關聯體系或者需要更高精度的場景往往就不夠用了。
而精度高的方法，比如組態相互作用，計算量又太大了。
所以對研究計算化學的人來說，找到一個折中，並且精度夠用、計算量能接受的方案是極其必要的。
無怪乎許銘會如此震驚了，要是肖宿真的做出了一個完整準確的計算方式來解決這個問題，那將給計算化帶來海嘯般的衝擊，這將是一個諾貝爾獎級別的突破。
「他構造了一個高維的流形，坐標包括所有原子核的位置和所有電子的自旋自由度。」
「電子的波函數，是那個流形上的一個截面。」
「電子之間的相互作用，對應的就是這個截面所在線叢的曲率。」
許銘的眼睛慢慢睜大了。
「然後他證明了一個定理，」方清說，「這個曲率可以分解成兩部分。」
「一部分是光滑的，可以在計算中近似處理；另一部分是奇異的，集中在一些特定的點上。」
「那些奇異點上的貢獻，是拓撲不變量，可以用群表示論提前算出來，不需要在每次疊代中重新計算。」
許銘專注的聽著方清的介紹，等他反應過來的時候，發現渾身的雞皮疙瘩都起來了。
車裡一下子安靜下來。
他研究計算化學那麼多年，太了解方清說的內容有多重要了，這個方式從框架上是超前的，而肖宿的理論聽起那麼清晰合理。
現在的計算化學軟體，比如Gaussian、ORCA、Q-Chem，在算一個分子的電子結構時，大部分時間都花在自洽場疊代上。
每一次疊代都要重新計算那些複雜的積分，尤其是在處理電子關聯的高階項時，計算量會爆炸。
而肖宿的這個框架，相當於把那些高階項分成了兩類。
一類是通用的，可以提前算好，存在資料庫里，需要用的時候直接調出來。
另一類是特殊的，才需要在每次計算中單獨處理。
如果這個框架能落地，那計算一個分子的時間，可能從幾天縮短到幾小時，甚至幾分鐘。
「這個分解，」許銘的聲音有點乾澀，「數學上嚴格嗎？」
方清苦笑。
「這就是最嚇人的地方。肖宿給了一個完整的證明，每一步都是嚴格的。不是近似，不是數值擬合，是嚴格的數學推導。」
他頓了頓，又補充道：「而且他還給出了具體的算法流程，連複雜度分析都寫好了。」
許銘靠在椅背上，看著窗外飛速後退的路燈杆，半天沒說話。
過了一會兒，他開口了。
「方清，你知道我為什麼提前回來嗎？」
「不是因為肖宿那個框架？」
「是，也不全是。」
許銘說，「萬老師給我發郵件的時候，我正卡在一個問題上。MIT那邊讓我做了一個關於激發態電子關聯的項目，用的是他們最新開發的那個多體格林函數方法。」
「那個方法確實先進，精度很高，但計算量太大了。一個中等大小的分子，跑一次要一個星期。」
他頓了頓。
「我在那邊待了將近兩年，學了很多東西。
多體格林函數、量子化學的數值方法、高性能計算……
這些確實先進，國內現在確實還比不上。
但問題是——」
他轉過頭看著方清。
「這些先進的東西，都是建立在同樣的數學近似上的。」
「密度泛函也好，多體格林函數也好，組態相互作用也好，它們都是在同一個框架里修修補補，換不同的近似方案，換不同的參數。」
「但底層的數學結構，沒有人去動過。」
「這樣下去，我們永遠無法得到突破，繼續待在那裡的意義不大。」
「所以我回來了。」
「更何況，這裡有肖宿……」
他靠在椅背上，聲音裡帶著一種如釋重負的輕鬆。
「現在我覺得回來的決定實在太對了。
肖宿的這個理論只要被驗證了，那麼國外所有最先進的東西都要被淘汰。
你想啊，我出國是為了學先進的東西。
現在最先進的東西在國內，我還待在外面幹什麼？
捨近求遠嗎？」
方清看了他一眼，笑了。
「萬老師要是聽到你這話，估計能高興得晚上多吃兩碗飯。」
許銘也笑了，兩隻眼睛亮的驚人。
車子駛下高速，進入京大附近的街區。
路兩邊的店鋪都開著門，奶茶店、便利店、列印店，招牌上的燈亮著，給灰濛濛的冬日添了幾分暖色。