“这飞机,”许铭凑过来,“三倍音速,飞得比飞弹还快。当年苏联人打它,飞弹飞上去,它已经跑没影了。”
肖宿点点头:“气动设计挺巧的。”
“你对飞机感兴趣?”许铭眼睛一亮。
肖宿想了想:“对流体力学感兴趣。”
许铭愣了一下,然后笑了:“那来对地方了。”
他指了指旁边的一个展区:“那边有风洞实验室的模型,还有湍流演示装置,你应该会喜欢。”
肖宿跟著他走过去。
那是一个透明的玻璃管道,里面流动著染了色的液体,能清楚地看到从层流到湍流的变化过程。
刚开始的时候,液体流动得很平稳,像一条安静的丝带;然后速度加快,开始出现细小的波纹。
再快一点,那些波纹破碎成混乱的漩涡,四处乱窜,彼此纠缠,像一群永远停不下来的疯子。
展板上的说明写著:湍流,物理学最后一个未解的难题。
肖宿盯著那些漩涡,看了很久。
那些混乱的流动,那些看似隨机的涡旋,在他脑海里慢慢变形,变成了某种数学结构。
许铭安静的站在旁边,两人就这么站了快五分钟,谁都没说话。
最后是许铭先开口。
“我有时候觉得,”他说,语气里带著点感慨,“这玩意儿跟分子里的电子运动挺像的。看著乱,其实有规律,但那规律你抓不住。”
肖宿转过头看他。
许铭笑了笑:“搞计算化学的,天天跟电子波函数打交道。那东西也是,看著是概率云,到处弥散,但真要算能量的时候,又得把它精確到小数点后好几位。折腾死人。”
肖宿没说话,但目光里多了一丝兴趣。
许铭想了想,从口袋里掏出手机。
“说起来,我有个问题,”他的语气里带著点犹豫,“不知道能不能问你。”
肖宿点点头。
许铭翻出一张照片。
照片上是密密麻麻的公式,手写的,字跡很工整,旁边还画著几个分子结构示意图。
“这是我们组里最近在做的项目,关於含重元素体系的相对论效应修正。”
许铭指著屏幕,“我之前在《journal of cheputation》上发了一篇论文,用的是一种两分量近似方法。”
他顿了顿,补充道:“那个方法有个问题,在处理高对称性分子的时候,精度总是上不去。”
他滑动屏幕,翻到下一页:“我试了好几种办法,要么计算量爆炸,要么精度还是不行。后来看到你给万老师那个群轨道平均的思路,我就想,能不能把这个思路用到相对论修正里?”
肖宿接过手机,仔细看著那些公式。
许铭在旁边解释:“相对论效应在处理重元素的时候不能忽略。传统方法是四分量dirac方程,精度高,但计算量太大。每个电子本来用一个波函数描述,四分量就得四个,矩阵维度直接翻四倍,碰到含几十个重原子的大分子,算力直接爆炸。”
“两分量近似是折中方案,通过foldy-wouthuysen变换把正能態和负能態解耦,相当於只保留主要的部分。但解耦的时候会引入一些近似项,这些项在低对称性分子里很小,但在高对称性分子里会被对称性放大。”
肖宿盯著屏幕细细看了一会儿。
许铭继续说:“我尝试用对称性来约束那些近似项,利用分子点群的不可约表示,强制要求某些矩阵元在对称操作下满足特定的变换关係。比如说,一个四面体对称的分子,属於td点群,它的某个不可约表示是三维的,那这三个维度对应的矩阵元之间应该有確定的关係。”
他顿了顿,眉头微皱:“但做出来的结果很奇怪。有些分子,比如八面体对称的[fe(cn)6]4-配合物,修正之后反而更差了。我反覆检查了代码和推导,逻辑应该没问题,但结果就是不对。”
肖宿抬起头:“你的对称性约束是怎么施加的?”
许铭在手机上画了个示意图:“在构造完哈密顿量之后,先用投影算符把它投影到各个不可约表示上,强制要求不同表示之间的耦合项为零。然后在这个对称化后的哈密顿量基础上,再引入自旋-轨道耦合的修正项。”
肖宿看著他画的图,沉默了几秒。
然后他说:“你顺序反了。”
许铭一愣:“啊?”
肖宿拿过他的手机,在照片上圈出一块:“这个地方,你先把哈密顿量对称化了,然后再加自旋-轨道耦合。但问题是,自旋-轨道耦合本身会破坏你刚刚建立起来的对称性。”
许铭盯著那个圈,眉头皱起来。
肖宿继续说:“自旋-轨道耦合的数学形式是l·s,角动量和自旋的点积。这个算符在空间旋转下表现得很规矩,但在反射操作下有问题,它破坏了宇称对称性。
你先把哈密顿量投影到td点群的不可约表示里,相当於预设了整个体系满足td对称性。但自旋-轨道耦合一来,这个预设就不成立了。”
说完,看许铭还在思索,又补了一句:
“具体来说,td点群有五个不可约表示:a1, a2, e, t1, t2。你做的对称化,相当於把哈密顿量强行拆解成这些表示的直和。
但自旋-轨道耦合项在td群作用下,会混合不同的表示,尤其是t1和t2之间会有非零的耦合项。
你事先把它们设为零,那自旋-轨道耦合的效应就被你刪掉了一半。”
许铭张了张嘴,没说出话。
他脑子里飞快地转著。
td点群的不可约表示特徵標表他背得滚瓜烂熟。
t1和t2確实在某些操作下有不同特徵標,自旋-轨道耦合確实会混合它们……
但那是標准处理流程啊?
几乎所有的量子化学软体都是这么做的,先对称化,再微扰。
他下意识地想反驳,但话到嘴边又咽了回去。
因为肖宿说的逻辑是自洽的。
“那应该怎么做?”许铭问。
肖宿看了他一眼,沉默了两秒。
那眼神,让许铭忽然有种奇怪的感觉,脸开始不由自主的发热。
“先构造包含自旋-轨道耦合的完整哈密顿量,然后找它的对称群。”
第144章 你顺序反了
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