揭开你的画皮：誓将“第一原理计算”拉下神坛！

双腿夹着灵魂

以前就看到这个版面，以为是化学的专门内容，不小心搜索了一下，发现一些东西居然能看懂。
根据俺一个外行人的理解，所谓“第一原理”意为，所有化学现象都可以用方程式来表示。
其独特性在于，传统化学的基础是实验，而该原理所构建的体系是基于方程和物理理论。

不献丑了，现将来自“厦门大学理论化学研究中心”的一个帖子转载如下。
其中有追求第一原理的作者陈敏伯先生的回复，十分精彩，得以一睹大家风范。

6，8，9和10楼有陈敏伯先生的精彩发言。
2楼为关于本问题的一篇可以说是入门文章吧。

双腿夹着灵魂

alick1102
昨天一口气看完了，感觉作者很有水准，估计是目前关于理论化学最好、而且含概最前沿的科普书！大家感觉怎么样？

走进化学系列
陈敏伯  “追求第一原理”

2004/12/31 01:57pm　IP: 已设置保密 [本文共153字节]　

双腿夹着灵魂

zork
没听说过这本书，只见过这篇文章：

科学理性和忌言 作者：陈敏伯

最早看到《第一推动丛书》是在1992年。翻开《上帝与新物理学》一书“总序”就看到：第一推动就是科学的原动力[1]。我作为搞化学理论的自然就对此类曾经“忌言”的字眼非常敏感，马上兴趣萌生。
最早听到“第一推动”的说法还是在文革前当学生的年代，老师说：“牛顿后期陷入唯心主义泥潭，他认为既然在没有外力的情况下物体‘支者恒动，静者恒静’，那么我们生活着的那个世界是怎么运动起来的？它的‘第一推动力’来自哪里？不是上帝是谁？”从那时起人们忌言“第一推动”，它似乎和唯心主义有联系。
（1）“第一推动”和“第一原理”
那么推动科学家（尤其是搞理论的科学家）研究的原动力是什么呢？自己从事多年的科研、教学的体会是，除了报答社会和谋生的道理另谈之外，就科学本身而言那个在动力或者说第一推动力就是追求“第一原理”（Firstprinciple）或称“统一理论”（Unifiedtheory）或称“终极理论”（Finaltheory）。这又是三个曾经忌言的说法。它们曾遭受来自两方面的误解和指责。一是误解为“还原论”[2]，二是将它们指责为冒充“绝对真理”。80年代笔者曾经在一本不起眼的书内把HansPrimas的那本《Chemistry,QuantumMechanicsandReductionism》书名译成中文，可是到了书印出来时却成了《化学、量子力学和还原》，赫然把“还原论”的“论”字少了。显然编辑怕犯忌。
还原论的帽子，实际上从来也没有能阻挡得了自然科学家的行为。十六世纪以来，物质世界的每一项重大发现都告诉我们：对物质世界寻根刨底是物理学家、化学家的根本做法，也就是寻找隐藏在实物内部的更小的物质原因。这种被称为“还原”的做法，是科学有自发的求真本能，无可置疑地代表着科学理性的方向。科学家无时无刻不在“还原”，摒弃外部假象、还其内在的物质原因。科学家当今已经敢于讨论“第一原理”或“统一理论”了，早就超过18世纪拉普拉斯机械还原论的水平了。同时，科学家也从来不满足于那些大而无当、虚无缥缈、高高在上、脚不落地的思辨式概念，如：“阴阳”、“虚实”、“生物场”、“气”等。不然的话，就不可能有科学昌明的今天和更为灿烂的明天。
至于第一原理或终极理论通常理论为关于客观物质世界规律的基本原理。量子力学是“第一个最终的统一理论的梦想”[3]。它的出现使得科学家敢于谈论“第一原理”。用斯蒂夫·温伯格的话就是，“寻求一组简单的物理原理，它们可以具有最必然的意味，而且我们所知有关物理学的所有一切，原则上都可以从这些原理推导出来”[4]；即“那些不可能更深层原理来解释的原理”，“它把某一种科学探索引向终点”[5]。
（2）化学走向严密科学
量子力学诞生不久它就给化学这门古老的学科注入了新思想。1927年德国量子物理学家海特勒和伦敦用量子力学解得氢分子的波函数、平衡健长和解离能，接近实验值。第一次在“严密科学”（Exactscience）水平上认识了化学健在本质上是一种量子效应。所谓“严密”是指兼有在数值上和物理含义上都准确的意思。1929年量子力学的奠基人之一迪拉克（P.A.M.Dirac）说：“大部分物理学和整个化学理论所需要的基本物理学定律就这样完全知道了，困难只是这些定律的应用带来了太复杂的方程，现在还没法解”[6，7]。迪拉克的话到底是“忌言”还是远见卓识呢？无论如何，当时它却遭到各国化学家的一致反对。
七十年前，绝大多数化学家信奉的是“化学有化学的规律”，“化学是实验科学”。他们既不知道量子力学为何物，也不理会量子力学对化学学科的重大意义。甚至鄙视莱纳斯·鲍林这样的物理化学家，认为他们过多地从依赖物理学来获得灵感。当时英国著名的化学教育家亨利·阿姆斯特朗的一番话颇具代表性，他说：“事实是，物理化学家从不运用自己的眼睛，最可悲的是缺乏化学教养。我们应该把这些物理因素彻底地从我们中间剔除出去，并回到我们的实验室里来”[8]。因发现重水和重氢同位素于1934年荣获诺贝尔化学奖的美国化学家哈罗德·尤里后来回忆道：当时绝大多数化学家“对（鲍林）的这套理论一无所知、一窍不通，而且除了鲍林以外，没有什么人在意它。”[8]
1950年代初，英国的理论化学家库尔森教授和莫费特博士想要作氮分子的量子力学计算，用手摇计算机摇了几个月，最后不得不放弃这项雄心勃勃的计划。1953年美国的舒尔等三人用手摇计算机，足足摇了2年才完成小小一个氮分子的量子力学自洽场计算。理论化学家的艰苦工作换来的却是化学界更加失去耐心，把计算技术的落后当作是量子力学的失败。
几十年来未发现任何实验否定过量子力学的预言。量子理论所经受实验检验的程度之深、领域之广是迄今为止任何唯象理论远远不能比拟的。难道化学真是存在量子力学无法企及的规律吗？化学研究的对象是电子、原子、分子和分子聚集体层次的物质世界。无论物质世界种类无穷多种，究其根本，无非是由很多个原子核和很多个电子组成。从影响化学行为的角度来说，其中的基本相互作用只是“电子和电子”、“电子和原子核”以及“原子核和原子核”三种作用，决无其他诸如“气”或“功”的存在。影响化学世界的基本相互作用只能是电磁相互作用。这里“基本”两字是为了强调处于科学概念的最低层次。其他高层次科学概念原则上都可以“还原”成低层次概念的某种组合。“化学就是一种量子效应，或量子效应的集合”[9]。总之，化学物质组成的统一性，决定了“第一原理”存在的客观性；否则，反倒是奇怪的了。
（3）科学的价值
量子力学理论对于化学学科的“价值”不仅仅在于给每一个化学概念“计算”出准确的数值。更重要的是量子力学正在企图将所有化学的基本概念改造成内在统一的概念群，而不是内在联系不见得说得清楚、各立门户的许多概念。例如：电负性已经归并到化学势里面去了，软硬酸碱的定性概念已经被化学势关于粒子数的一阶导数所取代。帕尔在1975年就说过：“迪拉克（1929年）的说法宣告了量子化学的兴起；起先，量子化学成功地准确计算了各种分子性质，这标志着迪拉克开创的时代的第一阶段；下一阶段现在刚刚开始，在这一阶段里化学自身的一些（有别于物理的）基本概念将经历一场从老概念崩溃、重新定义概念，直到概念统一化的过程”。[10]
这就引出了关于科学价值的问题。时至今日任何一位腰挂手机、坐观彩色电视的人，甚至文盲，也都会脱口而出“科学是有用的”。这种观点是否有道理呢，只要作如下分析就将一目了然：既然人类的所有社会活动都必定是“有用的”，那么为什么唯独“科学”这件人类活动对人类社会各方面的影响竟然远远超出人类的其他社会活动？对此，“科学有用”的价值观根本无法回答。面对提问科学价值，关键是要回答出“科学的价值”为一方而“其他人类活动的价值”为另一方之间的差别。“有用论”虽然首肯者甚多，但仔细分析简直就是答非所问，如同未看清考卷就写上答案的小学生。它只是停留在对科学所带来的物质成果的接受和承认而已，极其肤浅，远远谈不上对科学的原动力和科学精神的接受和承认。所以背后肯定有更深刻的内在道理。
1905年数学物理大师昂利·彭加勒力主摈除“有用论”，他说：“科学能够预见，并且正因为它能够预见，所以它才是有用的，才能作为行动规则使用。”[11]他又说道：“即使是不准确的预见总比完全不能预见要好得多。”[12]
最近，牛津大学戴维·多伊奇教授（最子计算机原理的奠基人）唯恐粗心的人们将“预见”误会成为给出准确的“数值解”。他提出了比彭加勒更加精辟的观点：“预言事物或描述事物，无论多么准确，也和理解不是一回事”，“物理学家研究并形成理论的真正动机恰恰是渴望更好地理解世界。”[13]计算的目的不仅给出准确的“数值”，更重要的是给出化学或物理行为的正确“解释”。能够给出正确“解释”的理论一定能够给出准确的“数值解”；反之，就不见得。如果两个理论都能给出正确“解释”，则它们必能被证明是等价的，且存在着一个统一理论概括它们两者。就如冯·诺伊曼用泛函分析形式统一了量子力学中薛定谔的波动方程形式和海森堡的矩阵力学形式一样。
（3）全部物理学都是量子物理学的
量子力学具有公理化的内在结构，如同欧几里德几何一样。大家都知道平面几何的所有定律都来自于“两点之间有且仅有一根直线”等三、四条“公理”，即“不言自明之理”。也就是说如果要推翻平面几何里的任何一条定律，只需且也只能通过推翻那几条公理中的任何一条即可。平面几何的正确性是检验它的所有定律在实际使用中从来没有一次失败来判断的。欧几里德几何在自然科学中绝对正确的地位的动摇，是在1919年爱丁顿通过日食偏角证明了相对论的正确之后才肯定的。这就是科学的可证伪性，科学有心甘情愿地接受那严格的“一票否决制”。
量子力学不仅适用于微观世界，而且适用于宏观世界；可以说全部物理学都是量子物理学的；经典力学规律实质上不过是量子力学规律的一个近似[14]。量子力学堪称四百年来自然科学最大的理论成果。80年来未发现任何实验将量子力学的理论预言证伪掉。量子理论所经受实验检验的程度之深、领域之广是迄今为止任何学科的理论所远远不能比拟的。量子力学又以科学上史无前例的精确度正确地解释世界，理论值和实验值之间有的甚至达到12位有效数字的吻合，而且是理论预报在先[15]（1989年的诺贝尔物理奖）。相当于测量太阳到地球距离（1.4960×108千米）的误差只有15厘米那么点儿。你能说实验值和理论值谁对，谁错？谁是验证的“基准”？当前的实验值和当前的理论值是谁检验谁？
六十年代初，我们当学生的曾经被告诫道：“爱因斯坦1914年以前创建了狭义相对论和广义相对论，才华横溢；可是，为什么他从那时起到1955年逝世时整整40年没出重要成果呢？那是因为，物质世纪是五光十色、变化万千的，而他老人家陷入了主观唯心主义的泥坑，偏要搞‘统一场论’，企图把变化无穷物质世界塞进他的统一理论的单一模式里去。那还不要失败？”这又是一条忌言——主观唯心主义。可是，科学发展是无情的，理性在本质上是自由的。时隔多年，格拉肖、温伯格和萨拉姆等人在1967年完成了电磁力和弱力的统一理论，获得1979年的诺贝尔物理奖[16]。这项电弱统一理论将电磁相互作用和比它小1000倍的弱相互作用二者统一起来了，并随后在1983年第一次获得实验验证。
绝对真理是人类在整个历史长河中认识的真理总和。任何一个或几个生活在特定历史时期和地理环境中的科学家，他（们）掌握的科学知识至多也只能称得上是相对真理，而不是绝对真理。但是，人们追求真理的能力使人们相信，不可知论是不可取的。绝对真理不是深不可测、不可望的。人们日常揭示的相对真理无一不在向绝对真理逼近。第一原理就是绝对真理中的基本原理。第一原理是可以被逼近的。就象无穷数列中没有一项等于极限，但是可以无限逼近极限。郝柏林批判约翰·霍根的畅销书《科学的终结》时说：“错把极限当终结”。[17]事实上，人们已经发现了很多肯定的物理和化学定律。
实际上，对务实的科学家说来，哲学家限定的绝对真理范围丝毫没有减退了他们追求“第一原理”的热情。即使“终极理论”离开绝对真理还差最后0.01%，科学家就会马上为之雀跃、忘乎所以、称之为“终极理论”，而不在乎哲学家是否还认定它是绝对真理的“冒牌货”。历史证明：幸好如此，不然这几十年自然科学的发展很可能不会如此快速。
尽管理论物理和理论化学家们对量子力学如此有信心，但是几乎全部学者都承认现有的量子理论还不完善。迪拉克说过：“…不应认为量子力学的现在形式是最后的形式。”海森堡说得更具体：“为了理解生命，在物理学和化学概念之后，必须加上的唯一概念是历史的概念。”也就是量子力学中目前只有弗里曼·戴森引入的时间演化算符，代表了体系由于因果关系而随时间的变化；它不能对应于生物进化。只有从这点意义上讲：量子科学家什么时候也不能说自己头上没有“乌云”。
当然，专家们所谈的量子理论的“不完善”，是在科学高层次上审视科学的做法，决不能混同于某些人指责科学家落入了“科学迷信”，也不能和某些人高谈“科学人文”的阔论相提并论。毕竟现在时代不同了，宣扬这两种忌言的势头也大大不如当年了。实际上，陈景润试图解决哥德巴赫猜想的“1+1”问题远远不是常人想象的那么简单；同样道理，如果不苦苦做上百道习题，只是读读高级科普数，那也是极难入量子力学的大门的。量子力学毕竟是客观实在的，盖尔曼预言的夸克等了30年才被实验证实，难怪中山大学关洪教授说：“物理学是样好东西，它是永远坏不了的，但会受到糟蹋”[16]。自然科学发展到今天，有庞大的专业研究队伍在长年累月、日以继夜地工作、讨论、思考，很难想象外行人还能够单凭口号式的“破除迷信、解放思想”就可以在自然科学中发现或解决几个稍有意义的问题。不尊重科学一定会落人笑柄。
化学家敢于喊出“追求第一原理”的年代要比物理学家大约晚了一百年。仅仅是五年前，1998年10月13日，诺贝尔化学奖授予瓦尔特·科恩和约翰·波普尔，表彰他们运用量子力学开创了“化学不再是单纯实验科学”的新时代（授奖公告语）。这宣告了“不做化学实验就什么都不知道”的时代结束了。相当一部分化学家已经接受这样的看法：“通过实验和理论都能发现科学的新思想、新概念”。1998年是化学学科划时代的一年。新的学科“分子设计”或称“计算化学”也随之诞生，根据第一原理，通过计算去“理解”化学的一切。
迄今为止，从事量子力学直接导致的诺贝尔奖，总共有27位理论物理学家和7位理论化学家。廿世纪人类取得的前所未有的、光彩夺目的物质成就，均盖出于此，此言并非夸张。可以设想如果没有量子理论，譬如当年海森堡、薛定谔、迪拉克他们下海经商去了等等，20世纪的人类会怎样渡过呢？我们今天的物质文明又会如何？看来，至少延迟50年。
（4）结束语——今天我们头上有没有“乌云”？
关于量子力学的实验验证，科学家还一直在做。但是可以说科学家至今还没有遇到一件实验事例危及到量子理论；与之相反，人们得到越来越多的成功验证。无疑，实践是检验真理的唯一标准。同样，在自然科学中，今天的理论要经受“历史长河”的实验来检验，也就是理论必须经受包括过去、今天和将来三段时间的实验结果来检验通过才行。“将来的实验结果”今天不可能得到，因此今天的理论总是相对真理。不过，物质是客观的，它决定了自然科学理性在本质上是自由的。忌言如同有色眼镜，是自己戴上的，连“乌云”还算不上，乌云毕竟还是客观物质造成的。

参考文献：
[1]保罗·戴维斯，《上帝与新物理学》（“第一推动丛书”第1辑），湖南科学技术出版社，1992年12月，总序。
[2]S·温伯格，《终极理论之梦》（“第一推动丛书”第3辑），湖南科学技术出版社，2003年5月，第三章。
[3]同上[2]，第12页。
[4]理查德·费曼，S·温伯格，《从反粒子到最终定律》（“第一推动丛书”第3辑），湖南科学技术出版社，2003年5月，第42页。
[5]同上[2]，第15页。
[6]同上[2]，第13页。
[7]M·盖尔曼，《夸克与美洲豹——简单性和复杂性的奇遇》（“第一推动丛书”第2辑），湖南科学技术出版社，1997年9月，第109页。
[8]托马斯·哈格著，周仲良等译，《鲍林——20世纪的科学怪杰》，复旦大学出版社，1999年1月，148页。
[9]莱纳斯·鲍林，“为何说现代化学就是量子化学”，NewScientists（英国新科学家杂志），108（No.1481）,54(1985)。
[10]R.G.Parr，杨伟涛，Density-functionalTheoryofAtomsandMolecules,OxfordUniv.Press,NewYork,1989。
[11]彭加勒著，《科学的价值》（原著1905年出版），中译本，李醒民译，辽宁教育出版社2000年，第122页。
[12]莱纳斯·鲍林著，卢嘉锡等译，《化学键的本质》，上海科学技术出版社，1966年，第三版序（第vi页）。
[13]戴维·多伊奇著，《真实世界的脉络》，（译本没有注明原著出版年份，据其参考文献估计在1996年之后），中译本，梁焰、黄雄译，广西师范大学出版社，2002年，第一章（p.2-4）。
[14]曾谨言，《量子力学，卷Ⅱ》，科学出版社，1993年，序言，第I页。
[15]同上[4]，第54页。
[16]郭奕玲，慧君，《诺贝尔物理学奖》，高等教育出版社，施普林格出版社，北京，1999年9月，第372页。
[17]约翰·霍根著，《科学的终结》（译本没有注明原著出版年份，估计在1995年—96年），远方出版社，1997年，封底。
[18]关洪，《一代神话——哥本哈根学派》，武汉出版社，2002年4月，第24页。
（全文完）
作者单位：中国科学院上海有机化学研究所
中国科学院计算机化学重点实验室

2005/01/01 00:31am　IP: 已设置保密 [本文共13321字节]　

双腿夹着灵魂

alick1102
下面引用由zork在 2005/01/01 00:31am 发表的内容：
没听说过这本书，只见过这篇文章：
科学理性和忌言 作者：陈敏伯
最早看到《第一推动丛书》是在1992年。翻开《上帝与新物理学》一书“总序”就看到：第一推动就是科学的原动力。我作为搞化学理论的自然就对此类 ...


再唠叨一下，从他的文章看，感觉陈敏伯是一个比较有个性的人，在《追求第一原理》这本书里，他的态度是鲜明的，情绪的激昂的。书里还批评了科学史家和老师。而且在写“鲍林不被同时代的人理解”那一段的时候，作者用了“鄙视”这个词，很有个性，比较喜欢。呵呵

哲学------这是理性的人赋予爱的最高目的形式。

2005/01/01 00:31pm　IP: 已设置保密 [本文共547字节]

双腿夹着灵魂

alick1102
下面引用由CCQ(客)在 2005/01/01 01:47pm 发表的内容：
哲学对量子化学可能有指导作用，但把哲学全部学透再来学量子化学的话，可能没有时间

同意。我觉得做学问的人懂一点哲学总比不懂好。最起码应该知道什么是真理，什么是证伪等（吹大了）

哲学------这是理性的人赋予爱的最高目的形式。

2005/01/02 02:46pm　IP: 已设置保密 [本文共273字节]

双腿夹着灵魂

alick1102
陈先生好象原来在北大，徐先生的那三本量化圣经中，好象有一本中就有陈先生的参与，后来，陈先生到了上海有机所，大概是80年代的事情了，想来现在应该已经退休了。陈是一个有学问的人，虽是南方人，但不乏北方人的豪爽与耿直。偶小师妹曾投到他门下，现在早已经扎根美丽坚，看到这些帖子，偶然想起点陈年旧事来了^-^

2005/01/02 04:30pm　IP: 已设置保密 [本文共293字节]

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mbchen
[这个贴子最后由mbchen在 2005/01/19 07:20pm 第 1 次编辑]
给读者的话
　　经我学生介绍，读到了这个网站。我又惭愧、又惊喜，大家对我的拙著过奖了，尤其是在理论化学的同行们面前。

　　本来应当倾听更多读者的回音，不知为何，我想就学生和老师的关系、就读书两个方面和读者有更多的心际交流。

　　首先，我从心底里说一句话：我羡慕你们，现在没人禁止你努力读书，至少读书不危及您的前途。

　　我刚大学毕业不久就恰逢那个《阳光灿烂的日子》（改革开放后，姜文导演的电影名，实在不懂为什么取了那么一个逍遥自得的名字），读书成了一种原罪。“白专道路”的帽子时时悬在我头上就如达摩克利特利剑一样，不敢让别人看到我如饥似渴学习的模样。常常要找个别人找不到的地方躲起来读书。即使如此每每还要接受种种指责：个人主义、黄金屋、颜如玉……，还有各种自己从来都没想到的“丑恶动机”。你连抗辩都不敢，因为那将招致更大的麻烦和“再教育”。其实，我根本就没有想过为何要读书，只是觉得我欣赏书中介绍的科学真理，我只是觉得年纪轻轻难道整日介就晃晃悠悠，不干事？

　　谚语云“浪费时间无异于谋财害命。”我们这一代的青年时光一般都被白白勾销了5－10年。只不过，有的人至今还认为“青春无悔”，而作家张抗抗却认为“无法抚慰”。哪个看法对呢？判断太容易了：如果历史再重现在前者们的子女头上，难道他们还真的“青春无悔”吗？我赞成张抗抗的看法，因为那更真实，无丝毫隐匿其后的别种动机。总不能“坏事变好事”，变来变去直到连好坏都分不清了。良知应该会认出是辨证，是幼稚，还是诡辩。

　　尽管如此，我们那个年代里老师和学生之间的关系要比现在密切得多，有的还能私下里推心置腹，诉说困惑的。现在，我觉得这辈子有幸的是遇上了几位好老师。说实话，那个年代，尽职尽心的老师其人数比例明显比现在的高。可是，自从文化被大革其命之后，老师和同学之间就有了距离，谅解逐渐被对立取代。每当一有“问题”，那肯定要怪罪于老师。有的老师也“吃一堑长一智”。说来也简单，只要教得越浅，众人就没意见，就越能达到虽无功、却无过的“太平”结局。至于是否对得起自己的良心，那别人是不会来管的，只是自己内疚。

　　读者注意到拙著《追求第一原理揪从理论化学到分子设计》有几处提到我大学时有的老师教课说的某些话，这些话现在看来是不正确的。例如关于爱因斯坦搞统一场论是主观唯心主义的表现等。读者千万不要以为我在批判了老师。其实，那真的怨不得老师。而是那个时代环境所致。恰恰相反，郦庚元老师的《原子核物理》课教得特别用心、特别精彩，虽然我们只是他的外专业学生。今天先生虽去，我还铭记着他的善良为人。量子力学、相对论、核物理当时都是容易触犯意识形态禁区的课程。老师都被要求时时“提醒”学生注意哲学对量子力学的指导作用。谁都不敢违例。

　　你只要翻翻图书馆里属于那个年代入库的书就明白其中的道理。尽管属于自然科学的，原版书里还都要加盖印章：“……扫帚不到，灰尘照例不会自己跑掉。…”，翻译的书都要注明：“希望读者注意批判接受。”可见，不盖这样的印章，不注明这样的话都会招致麻烦。那句“注意批判接受”之意并不在提醒读者坚持科学的怀疑精神，而在当作避开文字麻烦的护身符。万一被发现书中有“政治错误”，译者可是有言在先。恰恰相反，这件事本身明白指出提倡怀疑精神是危险的。当时连马克思与女儿谈话的那段“怀疑一切”的话也不提为妥，少惹是非。

　　我相信，历史的任何时期，人人都向往和谐社会。从根本上说，时间是每个青年人自己的，不是别人的。我们这一代经历过渴望读书而不准读书的年代的人，于是就更加珍惜读书的机会。即使白了少年头，弥留之际也会坦然地说：我这辈子尽力了；还有，我这辈子无论客观上、主观上都没伤害过周围的人。

　　中国的问题太多了，但是可以说无知和愚昧实在是民主和科学在中国屡经波折的唯一原因。我的波兰朋友DFT理论的Roman F. Nalewajski教授告诉过我波兰人普遍喜欢文学、音乐，非常崇尚文化修养，波兰的数学学派是非常出众的，Banach空间，被Hans Bethe称为美国氢弹之父的Stanislaw Ulam（因为Hans Bethe讨厌爱整人的极右派教授Edward Teller。后者是杨振宁的导师且被大多数人称为美国氢弹之父）,扩散的Smoluchowski理论。别的东欧国家也穷过，苏联也穷过，可是他们从来也没有从骨子里透出厌烦读书的情绪。穷到摆地摊，也手里捧着书。可我们呢，一言难尽。

　　多读书、多思考实在是非常重要的。例如，1789年8月的法国人权宣言的第一句话就是“组成国民议会的法兰西人民代表，考虑到对于人权的无知、忽略或轻视乃是公众不幸和政府腐败的唯一原由；……”。可见“人权”是如此的重要，不能把人类的共性置若罔闻。还有其中关于“神圣的人权和公民权”的第四条：“四、政治上的自由在于不做任何危害他人之事。每个人行使天赋的权利以必须让他人自由行使同样的权利为限。这些限制只能由法律规定。”如果我们早读过这个200年前的法国人权宣言的话，这几十年我们就会不必为民主、自由的定义而费舌。先哲们包括马克思早已经深思熟虑过了。明明写的“必须让他人自由行使同样的权利”，怎么能把“自由”与“不受一切约束”等同起来，然后狠批一通呢？“自由”何时开始变成一个带贬义的词呢？当然那是题外话，我只不过用来证明读书是多么的重要。

时间不多，以后再聊。   陈敏伯   中科院上海有机化学研究所

2005/01/18 06:59pm　IP: 已设置保密 [本文共4468字节]　

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smartlion
[这个贴子最后由smartlion在 2005/01/18 07:41pm 第 1 次编辑]
看过[阳光灿烂的日子]只知道是中国版的[美国往事]，让我回想起快乐的童年，想不到影片里还有那时人的一些时代烙印。我喜欢第一性原理，也喜欢固体与分子经验电子理论（我想这个版应该有人知道吧），后者据说是余瑞璜先生在“牛棚”里完成的，个中艰辛也许只有本人体会的到吧。现实有太多的无奈，以前不重视教育，愚昧和无知是导致现在落后的根源。今天我们处在这么好的条件，应该好好珍惜，中国人从来不缺乏聪明才智，外国人一根筋，喜欢把东西一步步地分析下去，再综合起来转一个弯后发现中国人早就得到结论，中药和西药的关系也是这样，所以尽管现在大家大都用老外的软件，我相信过段时间我们会迎头赶上的。看了陈先生的话，有上述感想，大家一笑了之吧。
另外，不知北京这本书哪里有卖？很想先睹为快。

2005/01/18 07:39pm　IP: 已设置保密 [本文共724字节]

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mbchen
[这个贴子最后由mbchen在 2005/01/19 07:17pm 第 2 次编辑]
我的email地址是：mbchen@mail.sioc.ac.cn。
非常乐意和大家交流。           陈敏伯

又：
我最近考虑的一个问题是“凭什么相信计算？”

我正在准备一篇《无生命物质科学中没有“信息”的栖生之地》的文章。因为新学科太多，谁都可以拍脑袋排列组合，一小时想它20个新型交叉学科出来。每年元旦之后，进入自然科学基金委申请项目的期间。交叉学科特别受人青睐。人们竞相创造新名词，以利获取科研经费。

最近几年，《化学信息学》、《分子信息学》、《化学计量学》、《计算机化学》层出不穷。我非常疑惑：计算机引出那么多“计算”来，到底凭什么相信计算？

先看看“信息”。21世纪来临之时，新时代是“信息的时代”，“新时代是生命科学的时代”……。化学家很失望，从来没有人说“新时代是化学的时代”。

我根据统计物理中的成熟论点，清楚地看到：
（1）只要在1、无生命；2、物质；3、科学，三个约束范围内讨论问题，那么谈“信息”，只能谈论“信息熵”即“Shannon熵”。
（2）在上述三个约束范围内，“信息熵”SI和“Boltzmann熵”SB两者之比一定等于kln2（k为Boltzmann常数）。注意，这个比值与所讨论的具体体系的特性无关。
（3）既然有结论（2），那么说明“信息熵”和“Boltzmann熵”这两个名词或符号实际上指的是所讨论的客观体系的同一个客观特性，而不是该体系的两个本质不同的特性。
（4）现在运用“Occam的剃刀原则”，即同一实体决不能用两个名词或符号来表示。实际上，现代数理逻辑学把“Occam的剃刀原则”当成它的基本原则之一。历史表明，骗局经常就是一个实体用两个名词表达而造成的。
那么，既然有结论（3），所以任意体系的“信息熵”和它的“Boltzmann熵”实际上代表了同一个客观特性，决不是两个客观特性。两者只能用一个，随便哪一个都行。

所以，我们得到结论：在无生命物质科学中，谈信息只能谈信息熵，而“信息熵”和它的“Boltzmann熵”是同一个概念，决不是两个概念。既然，“Boltzmann熵”z在130年前就用了，所以就不要用“信息熵”了。

于是，无生命物质科学中没有“信息”的栖生之地。我们不是置“信息”于死地。从我们讨论开始的约束可见：“信息”可以到“有生命”领域去找它的栖生之地，到“非物质”领域去找，到“技术”领域去找。

参考文献：
[1]赵凯华，罗蔚茵，《热学》，高等教育出版社，北京，1998年，p.122-124。
[2]李华钟、崔世治、吴深尚，《理论物理导论（力学、热物理学卷）》，高等教育出版社，施普林格出版社，北京，1999年，附录C，341－344页。
[3] ter Haar,《统计力学基础》，上海科技出版社，1955年，166页。
[4]P. T. Landsberg, 《Thermodynamics and Statistical Mechanics》, Oxford Univ. Press, 1978, Appendix I.

以上讨论化学中的“信息”，下次谈论《化学计量学》：

化学计量学的基础公认是统计数学。有时他们还称为《化学统计学》（罗旭著，科学出版社，2000年）。我把“计算化学”中的计算思想为一方和“化学计量学”、“计算机化学”中的计算思想为另一方告诉华东师范大学数学系张奠宙教授。我就要班门弄斧，请数学家谈谈看法。张奠宙教授马上表示有异议，介绍我看一本书《怎样用统计撒谎》（在美国印刷了34次，中译本有两种版本）。

有一本书说得更清楚：《自然规律中蕴蓄的统一性》，北京理工大学出版社，2001年。剑桥大学物理系John Taylor教授说：“人们在设想物理模型的过程中陷入绝境的时候，有时会倒退回数学领域”。那意思是说，科学追求的是物理模型而不是数学模型。更精彩的一本书《真实世界的脉络》牛津大学物理系的D. Deutsch教授，说：“预言事物或描述事物，不论多么准确，也和理解不是一回事。……物理学家形成理论的真正动机恰恰是渴望更好地理解世界。”我的理解是：“理解”指物理模型，即数值要准确，以及机理也要正确；“预言”指数学模型，即只要数值准确。同一个物理问题可以搞一千个数学模型，而物理模型只能有不同粗糙程度的几个，而且这几个一定可以贯通起来。

“化学计量学”却是只追求数学模型，回避物理模型，即使是相当成熟的物理模型他们还经常（但不总是）回避，他们把数学模型当成他们学科的目标。他们将来会发现这门学科是建筑在沙滩上的，当然不见得几年之内马上会坍塌。

计算机化学在红外光谱模拟、NMR谱模拟上也是回避物理模型。在这些波谱模拟中找不到简正振动的计算、找不到力学分析、找不到计算核磁矩和核磁矩之间的相互作用。难道这样的做法是可信的？他们把指纹区的红外峰位实验值存储在数据库内，然后以高斯峰叠加成整个红外谱。您这样的“理论值”是否有资格去被实验检验呢？显然这是循环论证造成的错觉。

说得明白写：既然这样的理论值只是指纹区的反映，完全来自与实验，那么，“理论值”一定能够在实验值中找到，而实验值就不一定在理论值里找到。我觉得理论要相对于实验必须有独立性时，才能获取与实验结果对比的“资格”。完全来自实验的“理论值”没有资格与实验值对比。

2005/01/19 06:39pm　IP: 已设置保密 [本文共4182字节]　

双腿夹着灵魂

mbchen
我可以把本书中的一部分贴上。全部贴上需经湖南教育出版社同意，请朋友们谅解。

邮购可写信到：
410007长沙市韶山北路643号湖南教育出版社，李小娜同志收
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目录：

第一章  一个划时代意义的诺贝尔化学奖
1.1 “化学不再是单纯实验科学”
1.2 科学的价值全在于预见
1.3 “第一原理”
1.4 演绎法和量子力学
1.5 12位有效数字的准确度！

第二章  化学走向严密科学
2.1 什么是严密科学
2.2 数学、物理方法的引入和物理化学的诞生
2.3 “数学好的学生要从事化学”

第三章  化学的非经验化
3.1 原子概念的变迁——从思辨到科学
3.2 化学键概念的变迁
3.3 分子的形成和分子轨道
3.4 氢分子计算揭示了化学键的本质
3.5 关于“共振论”

3.6 量子化学的悲观年代
3.7电子密度泛函理论DFT
3.8波普尔实现了分子轨道理论的计算
3.9电子密度泛函理论——量子力学的新形式
3.10是理论的问题还是实验误差问题？
3.11化学概念走向统一

第四章 虚拟化学世界——分子设计
4.1 虚拟化学世界
4.2 水分子结构
4.3 分子模拟
4.4 分子设计软件
4.5 化学学科的三大支柱

2005/01/19 07:12pm　IP: 已设置保密 [本文共1137字节]　

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mbchen
[这个贴子最后由mbchen在 2005/01/31 11:15am 第 4 次编辑]

下面引用由NaOH(客)在 2005/01/28 02:14pm 发表的内容：
乱讲啊，偶就是高中生诶，偶一定看得懂的呵^_^
这书哪儿有的买啊，偶是上海的，上海有的买吗？？
大学里偶也一定要学化学





在这方面有两本科普书，大致讲同一个意思：
（1）《走向严密科学——量子与理论化学》（诺贝尔奖百年鉴丛书），上海科技教育出版社2001年出版，定价8元；
邮购可写信到：200235上海冠生园路393号发行部收。
网站：http://www.sste.com/

（2）《追求第一原理——从理论化学到分子设计》（走近化学丛书），湖南教育出版社，2001年8月出版，定价13元；
邮购可写信到：410007长沙市韶山北路643号湖南教育出版社，李小娜同志收。
网站：http://www.hneph.com/

我的买书经验是：
1、写信邮购比逛书店有效。顺便索要书目。
2、看读书报比逛书店有效，如《中华读书报》、《文汇读书周报》等。
3、逛书店虽然费时，但是那如同烟鬼抽烟一样，这个时间无法节约。逛书店时经常会遇到难堪的事，店主热情问你“想买什么书呀？”说实话，每次逛书店我几乎都是无目的的。
4、新浪网的阅读栏也有介绍书的，可惜俗不可耐。
5、参加几个“书友会”。如参加“席殊书店”的“席殊好书俱乐部”就能定期收到一份书评刊物《好书》，写得极好。上海《东方书林俱乐部》不定期地会寄上书目。
6、周围有几个都喜欢读书的“书友”，互相推荐。
7、买自然科学的书极为困难，只能以逛书店为主。
8、我从买书结交了一两个有大学文科学历的私营书店老板，很有识书的眼光。请他们介绍。

上海企鹅书店的姚老板本人就是北大中文系毕业的。上海左岸书店的陈老板是历史系毕业的。上海人民广播电台曾经播出节目，说道：复旦大学五角场附近的左岸书店门前贴出条幅“本店不卖余秋雨的书”。一日我见到陈老板赞曰：“您真有胆识！写道德文章者先得自己站正。”

鲁迅不也认识内山书店老板嘛。喔，不敢高攀。

2005/01/31 10:01am　IP: 已设置保密 [本文共1692字节]　

双腿夹着灵魂

thinking
第一本书 我在图书馆借过，很不错。
有一节是写数学公理化运动，很有启发性。
我记得大概有这么一节，在提到希尔伯特对三种几何体系的统一时，指出任何公理体系
不能说谁更正确，他们的形式逻辑是相通的，只是基本假设不同，适用于不同的研究对象。
明白了这一点，那学习一门晦涩的数理理论时，应该可以直接从逻辑出发去理解，
其假设即便一时看不懂就当作一堆符号去处理。理论的假设或者说前提，我认为往往带有直觉和猜测的味道，只是为了解释问题的需要，为了解决前有理论无法回避的矛盾；假设是可以被推翻的，但逻辑很难被推翻。公理的假设是没法在逻辑中证明的，比如量子力学的基本假设，相对论的基本假设，因为他们是逻辑的起点。只能通过一套逻辑体系自圆其说，通过实验来验证他们导出的推论，反过来说明假设是合理的。

书中对学科的数理模式和博物模式的论述，是我第一次知道，很赞同这个观点。而且在化学的分支中，物理化学正处在两种模式的交汇点。我觉得学物化的人很尴尬，说它是理论型的呢，比起物理差一截——化学中除了平衡态热力学比较成熟，其他都很不完善，而物理学的体系一提及就让人高山仰止，说它是实验型的呢又被做实验化学的鄙视，不象无机、有机、高分子，可以合成出实实在在的产品；物化实验做出来的，只有对实验有指导性时，才明白其作用，指导和预测，显然比产品要来得“虚”。

陈老师如果有空，来复旦作个讲座如何？
没记错的话，您是复旦校友。
到时候就能瞻仰到您的风采了 呵呵。


下面引用由mbchen在 2005/01/31 10:01am 发表的内容：
在这方面有两本科普书，大致讲同一个意思：
（1）《走向严密科学——量子与理论化学》（诺贝尔奖百年鉴丛书），上海科技教育出版社2001年出版，定价8元；
邮购可写信到：200235上海冠生园路393号发行部收。
网站 ...

2005/03/01 11:15am　IP: 已设置保密 [本文共1552字节]