Chương 104: Hóa học là khoa học thực nghiệm

Tôi nhận lấy bản in, cúi đầu lật xem thật kỹ.

Vạn Hội Dương tiếp lời: “Chúng tôi sử dụng khung lý thuyết mật độ phiếm hàm, kết hợp với lý thuyết nhiễu loạn đa thể để hiệu chỉnh. Thế nhưng, khi xử lý một số loại phân tử đặc biệt, kết quả tính toán vẫn luôn lệch so với dữ liệu thực nghiệm.”

“Tôi đã kiểm tra đi kiểm tra lại quá trình triển khai thuật toán, thử điều chỉnh đủ loại tham số, nhưng sai số vẫn không thể loại bỏ.”

Anh dừng lại một lát, chỉ vào một trang trên bản in: “Sau đó tôi đọc bài báo của anh, phương pháp đo lường trong đó, tôi nghĩ có thể dùng để mô tả một số điểm kỳ dị trong mô hình của chúng tôi. Thế nên tôi thử áp dụng nó vào.”

Vạn Hội Dương cười khổ, lắc đầu: “Kết quả là mất hai tháng trời, viết đi viết lại mấy phiên mã, hoặc không hội tụ, hoặc hội tụ rồi giá trị hoàn toàn sai.”

Cố Thanh Hương đứng bên cạnh trêu chọc: “Lão Vạn, học trò cậu chẳng phải giỏi lắm sao? Cậu toàn khoe với tôi về anh ấy, sao không nhờ anh ấy xem giúp?”

Vạn Hội Dương vô nại lắc đầu, thở dài, nói với Cố Thanh Hương: “Thanh Hương, em à em, vẫn thế chẳng chịu thua thiệt gì. Tôi chỉ nói với em có hai lần, giờ lại trêu chọc tôi…”

Chưa kịp nói hết, cửa văn phòng bỗng bị gõ.

“Mời vào.”

Cánh cửa mở ra, một chàng trai chừng hai mươi bảy, tám tuổi bước vào.

Anh cao ráo, mặc chiếc áo blu xanh phòng thí nghiệm, nét mặt thanh tú, đôi mắt sắc bén đặc trưng của người trẻ.

Vào trong, nhìn thấy Tiêu Tú, rõ ràng giật mình.

“Vạn giáo sư, người này là…?”

Vạn Hội Dương cười: “Phương Thanh, anh đến đúng lúc. Đến đây, tôi giới thiệu với anh, đây là Tiêu Tú của khoa Toán, chắc anh đã nghe nói rồi.”

Nét mặt Phương Thanh thoáng thay đổi.

Đây chính là Tiêu Tú?

Người từng chứng minh giả thuyết Chu ở tuổi mười lăm?

Tất nhiên anh ấy đã từng nghe nói.

Không chỉ nghe nói, mấy hôm trước khi nhóm thảo luận về bài báo của Tiêu Tú đăng trên *Tân Toán Phát Minh*, anh ấy còn nghiên cứu rất kỹ.

Tuy hóa học tính toán thuộc chuyên ngành hóa học, nhưng yêu cầu về kiến thức toán học lại vô cùng cao. Phương Thanh từng học thạc sĩ tiến sĩ liên tục tại Kình Đại, nền tảng toán học cũng vững chắc không kém.

Thế nhưng, những cấu trúc về “điểm kỳ dị hyperbol hữu tỷ” ấy, anh vẫn cảm thấy mù mịt.

Để hiểu được nó, nền tảng toán học cần quá sâu.

Vấn đề là, đó là nội dung thuần túy toán học, còn hóa học, rốt cuộc vẫn là khoa học thực nghiệm.

Tác dụng vẫn còn hạn chế.

“Tiêu Tú học sinh, đây là học trò của tôi, Phương Thanh.” Vạn Hội Dương giới thiệu, “Cũng là trụ cột của nhóm chúng tôi, hiện đã là năm thứ ba tiến sĩ. Phương Thanh, Tiêu Tú học sinh đến giúp chúng tôi giải quyết vấn đề mô hình.”

Phương Thanh gật đầu, ngồi xuống đối diện Tiêu Tú, ánh mắt lướt qua đống bản in trên bàn, rồi nhìn khuôn mặt trẻ của Tiêu Tú, trong lòng không khỏi băn khoăn.

Vạn giáo sư này chẳng phải là chữa cháy lung tung hay sao?

Trong hóa học tính toán, toán học tuy quan trọng nhưng rốt cuộc cũng chỉ là công cụ của hóa học. Dù có thiên tài toán học đến đâu, liệu có thể nhìn thoáng qua một vấn đề hóa học mà tìm ra trọng điểm không? Bức tường ngăn cách giữa hóa học và toán học, làm sao có thể dễ dàng phá vỡ?

Vạn Hội Dương không chú ý đến biểu cảm của Phương Thanh, tiếp tục trao đổi chi tiết kỹ thuật với Tiêu Tú.

Tiêu Tú lật xem bản in, thỉnh thoảng đưa ra vài câu hỏi.

"Hamiltonian này dùng cơ sở nào?"

"cc-pVTZ, cơ sở ba zeta hóa trị có sự nhất quán tương quan, xử lý kim loại chuyển tiếp thì thêm thế hiệu dụng của hạt nhân."

Vạn Hội Dương trả lời nhanh chóng.

Tiêu Tú gật đầu, lại hỏi: "Tiêu chuẩn hội tụ của vòng lặp trường tự hợp là bao nhiêu?"

"Mặc định, 10 mũ trừ tám."

Tiêu Tú lật đến một trang nào đó, ngón tay nhẹ nhàng chỉ vào công thức: "Chỗ này, hàm trao đổi tương quan dùng loại lai phải không?"

Vạn Hội Dương mắt sáng lên: "Đúng, B3LYP. Sao cậu nhận ra được?"

Tiêu Tú không trả lời, tiếp tục lật xem.

Phương Thanh đứng bên cạnh, trong lòng không khỏi kinh ngạc.

Những câu hỏi ấy rất chuyên nghiệp, tuyệt đối không phải chuyện có thể hỏi ra chỉ bằng việc lật xem qua loa.

Nhưng nghĩ lại, những người làm hóa học tính toán đều sẽ hỏi những điều ấy, vấn đề quan trọng là liệu có tìm ra được gốc rễ vấn đề hay không.

Anh không nhịn được mở lời: "Tiêu Tú, sự thật vấn đề chính chúng ta gặp phải nằm ở chỗ xử lý tính đối xứng phân tử. Một số cấu hình có tính đối xứng cao, kết quả tính toán luôn lệch khỏi giá trị thực nghiệm. Thầy Vạn từng thử đưa phương pháp đo lường của cậu vào, nhưng dường như không tương thích."

Lời ấy tuy khéo léo, nhưng hàm ý rõ ràng: phương pháp của cậu chúng tôi đã thử rồi, chẳng có tác dụng gì.

Tiêu Tú ngẩng đầu lên, ánh mắt bình thản nhìn về phía Phương Thanh.

Ánh mắt ấy sóng yên bể lặng, nhưng khiến Phương Thanh không khỏi cảm thấy chút áp lực.

"Cách thực hiện của các cậu có vấn đề."

Phương Thanh giật mình: "Vấn đề gì?"

Tiêu Tú không trả lời trực tiếp, mà lấy bút từ trong cặp ra, vẽ mấy nét vào chỗ trống trên bản in.

"Cậu vừa nói, phân tử thuộc nhóm điểm C2v phải không?"

Phương Thanh gật đầu: "Đúng. Nhóm không gian là C2v, có bốn thao tác đối xứng: thao tác đồng nhất, phép quay hai lần quanh trục z, và hai phép phản xạ gương. Chúng tôi khi xây dựng Hamiltonian đã tính đến những đối xứng này."

Tiêu Tú viết một công thức bên cạnh mấy nét vẽ: "Trong mô hình của các cậu, hệ số này phải thỏa mãn ràng buộc đối xứng. Nhưng khi xử lý vùng lân cận điểm kỳ dị, các cậu đã phá vỡ ràng buộc ấy."

Phương Thanh nhìn chằm chằm vào công thức, đôi mày nhíu chặt.

Hệ số ấy anh đương nhiên biết rõ, là hệ số trọng yếu của một hạng mục quan trọng trong Hamiltonian.

Theo yêu cầu đối xứng, dưới tác dụng của nhóm C2v, nó phải bất biến.

Nhưng vùng lân cận điểm kỳ dị mà Tiêu Tú vẽ, sau khi suy nghĩ kỹ, anh phát hiện ra, dường như khi rời rạc hóa trị số để xử lý tính kỳ dị, cách xử lý gần đúng họ làm...

Liệu có thật sự phá vỡ đối xứng không?

Vạn Hội Dương tiến lại gần, nhìn chằm chằm vào hình vẽ của Tiêu Tú rất lâu, đột nhiên vỗ đùi một cái.

“Tôi hiểu rồi!” Anh ta bỗng đứng phắt dậy, đi tới đi lui trong văn phòng, miệng lẩm bẩm: “Đúng rồi, đúng rồi, chúng ta đã sử dụng lưới phi cấu trúc gần điểm kỳ dị, khi chia lưới không xem xét ràng buộc đối xứng, khiến cho hệ số đó không còn bằng nhau dưới tác động đối xứng. Thế nên giá trị riêng năng lượng tính toán mới bị lệch lạc!”

Phương Thanh sững người. Anh nhìn mấy nét vẽ của Tiêu Túc, rồi nhìn vào công thức, đầu óc quay cuồng. Sau khi nghe lời thầy Vạn nói, hình như quả thật là như vậy…

Nếu đối xứng bị phá vỡ, quang phổ trị riêng của toán tử Hamilton sẽ tách ra thành những mức năng lượng vốn không nên tồn tại, hoặc độ suy biến của một số mức năng lượng bị giải trừ sai lầm. Điều này sẽ dẫn đến năng lượng tính toán không khớp với giá trị thực nghiệm, và sai lệch có quy luật liên quan đến đối xứng phân tử.

Nhưng——

“Thầy Vạn,” Phương Thanh không nhịn được lên tiếng, “khu vực đó là lưới phi cấu trúc, muốn giữ nghiêm ngặt đối xứng, độ phức tạp khi chia lưới sẽ tăng vọt. Hơn nữa, chúng ta dùng thư viện phần tử hữu hạn có sẵn, bộ sinh lưới của nó không hỗ trợ ràng buộc đối xứng.”

Tiêu Túc nhìn anh, giọng bình thản: “Không cần chia lại lưới.”