【竺涯共语 | No.60回顾】化学再认知：从“水”开启量子视角化学研究——记彭笑刚教授专业前沿讲座

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化学再认知：从“水”开启量子视角化学研究——记彭笑刚教授专业前沿讲座

2023年5月9日晚，竺可桢学院《混合学习研讨班II》专业前沿论坛讲座在紫金港校区东2-102如期举行。本次讲座中，彭笑刚教授从我们身边最常见的物质——水出发，以风趣幽默而又不失专业性的语言，为我们带来了一场量子化学的饕餮盛宴。面对全新的知识体系和研究角度，同学们热情高涨，认真倾听，现场洋溢着积极热烈的气氛。本次讲座由浙江大学竺可桢学院副院长余倩教授主持。

科学：使命与责任

谈及当代学生与旧时代书生的不同点时，彭教授引出了一个词语：科学。彭教授希望在座的学生们都可以学懂科学，掌握科学方法和科学思想，以科学方式开辟研究的新视角。教授通过自己的求学和科研心得，再次强调科学探索与创新思维在未来研究工作中的重要性。在幽默而有趣的讲述同时，彭教授又向学生们提出这样一个问题：你认为什么是科学？这个简单却又深刻的问题引发了同学们的深思。在彭教授的鼓励下，在座同学纷纷向大家展示自己心中科学的模样。在听完在座同学的发言后，彭教授给出了自己的答案：科学是运用少数可实证变量认识世界的方法，以及所产生的知识和智慧。相信未来有意向进行科学研究的同学，在听完教授和同学们的发言后，一定会有更深入的思考，也相信教授的理论和分析能够加深同学们对于前沿科学探究的思考。

化学起源与发展

彭教授认为，若要开启新视角的研究，必然要了解他是如何一路走来，即所谓“承古拓今，继往开来”。化学从古代炼金术的雏形一路走来，到伽利略——牛顿定律的化学方法研究，再到近代化学的新研究、新发展，彭教授认为，这之中都蕴藏了不同时代科学家回顾前代科学发展，并以全新思维和全新视角进行科学研究的智慧。彭教授口中的化学史，正如一个个有趣的故事，形象生动，而又幽默风趣，将以往以枯燥面目示人的科学史以更有趣、更浅显的模样传递给学生。相信在座的学生们也能从科学家前辈的故事中得到启示，从而在面对新时代量子视角的研究中，也能推陈出新，从容应对。

“水”的量子视角新探索

彭教授以波义耳的“物质观”为开端，带我们一步一步认识量子物理视角下的新化学。从我们熟悉的化学概念“元素”“原子”“物质”等出发，从水的物质组成探究它们在量子视角下的新的解释，让在座同学在对比和思考中量子视角的化学概念。首先，彭教授从水分子出发，为我们阐释分子中有关量子化学的各种概念，如自旋量子数、角量子数、薛定谔方程、波动方程等概念。接着又在量子磁力、量子自旋、偶极矩等概念的视角下，阐释水运动和解离、相互作用的微观原理，为在座同学解答了化学中重要的力——范德华力的种种疑问。最后彭教授介绍了目前量子化学研究的各种新进展、新突破，虽然目前量子化学的研究仍未像量子物理的研究那样体系成熟，但作为一种新的科学研究视角，它具有良好的发展前景，它潜在的实用性也会吸引众多科学家前去研究和探索。

积极而愉悦的氛围中，讲座渐渐接近尾声，但同学们对化学探索的热情和欲望仍然不减，听着彭教授活泼生动的讲述，在座同学都对量子化学这一前沿视角的重要性有了更深的认识，富有亲和力和幽默感的讲述，也使同学们感受到化学其实是一门非常有趣的科学。可以预见在不远的将来，量子化学的种子必将孕育成一片森林，而也将有更多有远大理想的科学精英，前仆后继的投入量子化学这一新兴领域的研究之中，利用这一领域的新技术造福人类的未来。

金句

1

同学们，你们来浙大，最该接受的教育就是科学。

2

正因为有了智慧，科学才有了深度。也正因为有了不断地探索，科学才有了无限延伸的广度。

3

我们今天的教育，在本质上的一个巨大的改变，就是我们中国人在大约100年以前决定彻底背叛我们祖先，给我们定下来的生产和生活关系。

4

如果你在钻研新科学的时候，你只有知道自己学明白了什么，知道这个科学呢能为大家做些什么，才能真正能够成为一个能够用科学的方法思考公众生活的人。

同学感想

如果说普通化学给我带来的是化学知识的积累，那么彭教授的讲座就是对我未来化学研究道路的指引。不管是关于科学责任和使命的见解，还是对历代化学研究那故事一般的讲述，又或是对量子化学各个新兴领域的阐述，都能激发我对化学更深的兴趣。

——薛宇航

令我印象最深的就是彭教授的那一句“正是因为不断前进的科学探索，我们才有了否定所谓教条的力量，有了否定前代人为我们定下的死规矩的力量，有了追求新的生活和生产模式的权利”。它让我认识到科学本就是不断前进的，我们总要循着前人走过的道路，以新的角度对既有科学展开新的研究。正如彭教授所讲，在牛顿——伽利略力学的时代，化学无疑是自然科学中一个新的探索角度；在经典化学的时代，量子化学无疑也是一个新的角度，那么当我们踏上科研道路，不断研究之后，一定也有新的角度朝我们开放，或许是独立于量子化学的夸克化学——到那时，在原子和分子上研究物质变化的方式，是否也将会改变呢？

——杨秉润

很难以想象，化学竟然可以用如此有趣的方式向大家讲出。于我而言，我像是在听一个故事，一个干货满满的，能将化学的发展历史、未来研究趋势，还有量子化学的新概念和前沿科技成果全部讲给我听的故事。我总能听到课堂上传来的同学们的开怀大笑，这一定是因为他们觉得这句话好有趣。我也看到同学们很积极的分享自己心中的化学和科学，同学们心中一定有自己关于化学的故事，而在彭教授的课堂上，这些故事可以不受任何顾虑的被讲出来。

——李宜彬

当彭教授问出“你心中的科学是什么样子”的时候，其实我也在构想自己对于这个问题的答案。而在听完这节课之后，我似乎恍然大悟。我心中的科学是一个理想的殿堂，是一些理想主义者的乌托邦。他们为了自己的科研理想而奋斗，他们也怀着为人类未来谋幸福的理念，他们用最少的变量，去向世界渴求真理，正如哥白尼，正如伽利略。虽然我在以后的工作中不一定会从事化学研究，但是当我走在科研这条道路上时，彭教授给予我们的对于科学的思考，以及他所传达出的求是精神，依然能照亮我科学的前路。

——焦天晟

往期精选

文 | 贾方煜

图 | 杨琳玥

排版 | 邵柔怡

责任编辑 | 朱晴雯 徐夏颖

审核 | 张宇彤 林　威