什么是量子计算?
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2024-04-26
多组态的二级微扰理论。
非常高级的计算方法,计算量极大。
量子化学是理论化学的一个分支学科,是应用量子力学的基本原理和方法,研究化学问题的一门基础科学。
1927年海特勒和伦敦用量子力学基本原理讨论氢分子结构问题,说明了两个氢原子能够结合成一个稳定的氢分子的原因,并且利用相当近似的计算方法,算出其结合能。由此,使人们认识到可以用量子力学原理讨论分子结构问题,从而逐渐形成了量子化学这一分支学科。
量子化学的发展历史可分两个阶段:第一个阶段是1927年到20世纪50年代末,为创建时期。其主要标志是三种化学键理论的建立和发展,分子间相互作用的量子化学研究。在三种化学键理论中,价键理论是由鲍林在海特勒和伦敦的氢分子结构工作的基础上发展而成,其图象与经典原子价理论接近,为化学家所普遍接受。
分子轨道理论是在1928年由马利肯等首先提出,1931年休克尔提出的简单分子轨道理论,对早期处理共轭分子体系起重要作用。分子轨道理论计算较简便,又得到光电子能谱实验的支持,使它在化学键理论中占主导地位。
配位场理论由贝特等在1929年提出,最先用于讨论过渡金属离子在晶体场中的能级分裂,后来又与分子轨道理论结合,发展成为现代的配位场理论。
第二个阶段是20世纪60年代以后。主要标志是量子化学计算方法的研究,其中严格计算的从头算方法、半经验计算的全略微分重叠和间略微分重叠等方法的出现,扩大了量子化学的应用范围,提高了计算精度。
1928~1930年,许莱拉斯计算氦原子,1933年詹姆斯和库利奇计算氢分子,得到了接近实验值的结果。70年代又对它们进行更精确的计算,得到了与实验值几乎完全相同的结果。计算量子化学的发展,使定量的计算扩大到原子数较多的分子,并加速了量子化学向其他学科的渗透。
量子化学的研究范围包括稳定和不稳定分子的结构、性能,及其结构与性能之间的关系;分子与分子之间的相互作用;分子与分子之间的相互碰撞和相互反应等问题。
量子化学可分基础研究和应用研究两大类,基础研究主要是寻求量子化学中的自身规律,建立量子化学的多体方法和计算方法等,多体方法包括化学键理论、密度矩阵理论和传播子理论,以及多级微扰理论、群论和图论在量子化学中的应用等。应用研究是利用量子化学方法处理化学问题,用量子化学的结果解释化学现象。
量子化学的研究结果在其他化学分支学科的直接应用,导致了量子化学对这些学科的渗透,并建立了一些边缘学科,主要有量子有机化学、量子无机化学、量子生物和药物化学、表面吸附和催化中的量子理论、分子间相互作用的量子化学理论和分子反应动力学的量子理论等。
三种化学键理论建立较早,至今仍在不断发展、丰富和提高,它与结构化学和合成化学的发展紧密相联、互相促进。合成化学的研究提供了新型化合物的类型,丰富了化学键理论的内容;同时,化学键理论也指导和预言一些可能的新化合物的合成;结构化学的测定则是理论和实验联系的桥梁。
其它化学许多分支学科也已使用量子化学的概念、方法和结论。例如分子轨道的概念已得到普遍应用。绝对反应速率理论和分子轨道对称守恒原理,都是量子化学应用到化学反应动力学所取得的成就。
今后,量子化学在其他化学分支学科的研究方面将发挥更大的作用,如催化与表面化学、原子簇化学、分子动态学、生物与药物大分子化学等方面。
叔本华打破了关于“理性第一性,意志第二性”的传统哲学观念,肯定了意志或者说欲望在人的生活中是第一性的,而理性只是意志的奴仆和工具。
俞吾金:找回真实的自我,解放日报2009-10-4。
要找回真实的自我,我们还得诉诸理论思维。大家不妨想一想,为什么每每拿起一张集体照时,我们首先寻找的往往是自己的形象,并且会自然而然地以自己的形象的好坏来评价整张集体照的好坏?为什么人们到自助餐厅就餐时,只要迟到一些时间,就会发现,盘子里留下来的都是最差的食品?为什么在新楼盘的热卖中,晚到的人们只能买到那些层次、朝向较差的房子?尽管在意识的层面上,我们到处听到的都是“公而忘私”、“先公后私”这类美丽的辞藻,但实际行动总会显现出另一个不同的自我。我们不禁要问:我究竟是谁?或扩而言之:人究竟是什么?
德国哲学家叔本华认为,人是由一组器官构成的,每个器官都有自己的需要,因而人的欲望就像没有底的水桶,永远是装不满的。然而,能够满足人的欲望的资源总是匮乏的。这一供求关系的失衡决定了人生的三个状态:痛苦、幸福和无聊。当一个人心中充满欲望时,他就处于痛苦的状态中。当他的第一个欲望得到满足时,他会处于短暂的幸福状态中,但第二个欲望的产生又会立即把他抛回到痛苦的状态中。而当他对第一个欲望的满足感已经消失、第二个欲望尚未产生时,他就会处于无聊的状态中。叔本华甚至把整个人生诠释为在痛苦和无聊之间摆动的钟摆。总之,他认为,人生在总体上是痛苦的、悲剧性的,只有在细节上才具有喜剧性的味道。无疑地,叔本华的哲学具有某种悲观主义的倾向,但他打破了关于“理性第一性,意志第二性”的传统哲学观念,肯定了意志或者说欲望在人的生活中是第一性的,而理性只是意志的奴仆和工具。