第218章 你管这叫小研究

第218章 你管这叫小研究？

见陈家川拿到了研究课题，曾广平和何殷华也都目光灼灼的期待起来。

“何老师。”

林墨看向何殷华。

“何老师你是搞数学建模的，我这里有个关于建模的课题。”

林墨将一份项目立项报告交给何殷华。

“水分子多尺度建模与计算？”

水分子看似简单，但是要建立质量高、计算量小的模型并不是一件容易的事。在水分子的典型尺度上(0.3纳米)，量子效应已经不能忽略。所以，基于量子力学的第一原理计算对于水分子的模拟来说是必须的。

但是量子模型的计算量太大，目前报告的模拟体系中水分子个数都不超过100。由于体系太小，常常无法得到有意义的统计量。而真实世界中1克水中分子的个数是10的22次幂量级的，模拟中分子个数当然是越接近这个量级越好。

目前最常用的水分子计算模型是经典原子模型。典型的原子模型中氢原子带正电，氧原子带负电，原子间的静电相互作用模拟了氢键。

原子模型的特点是计算简单，量子作用被经典原子间作用等效表达，计算两个水分子之间的相互作用只需计算10次原子之间的相互作用。

并且由于不考虑三体作用，这样的模型在模拟中可以高效率地计算，目前的模拟规模可以达到10的5次幂量级个分子。这是利用原子模型计算能够达到的上限。

但这远远不够，距离10的22次幂还差的很远。

因此多尺度水分子的建模便成为了最新的研究方向。

林墨之所以选择这个课题，也是想要为以后做准备，水分子是最基础的分子之一，研究水分子，能够为日后基点很好的基础，只要将水分子研究明白了，才能更近一步的研究其他分子，这对日后无论是开展量子理论研究还是向材料科学延伸探索，都是最重要的一步。

单从这个研究课题上，就可以看出林墨所说的规划，并不是单纯的画饼，喊喊口号，而是切切实实的在朝着这个方向努力。

何殷华看到这个题目的瞬间，已然想明白了很多事情。

可是，这个问题真的要交给自己？

何殷华感觉到压力山大，他半点信心也没有。

他突然明白刚才陈家川拿到题目时，为何是那般表情。

如果说陈家川面对最大阿贝尔扩域只是没有方向，那么何殷华现在的感觉就是迷茫。

是的，迷茫，他面对林墨给出的题目，他感到很迷茫，他迷茫的不是看不懂课题，而是迷茫这样的课题自己真的可能研究的出结果吗？

这题目看起来很简单，小学生都能理解，可是做起来，却是世界级的难度。

数学界通常有一个不成文的规则。

那就是，题目越简单，难度越大。

就像之前的克拉茨猜想，就像被称为“1+1”问题的哥德巴赫猜想。

水分子的建模并不是一件容易的事，确切的说是，非常困难的一件事。

首先，如何确定模型中的参数就是一个很有讲究的问题，譬如氢氧原子的带电量、Lennard-Jones势能参数、氢氧键长、键角等等，目前很多模型的做法是在设定参数的时候以某些物理量的试验结果为根据，比如密度温度曲线、径向分布函数、气化热等等。

这里面存在的问题是，虽然模拟结果对于建模参考的那些物理量来说比较精确，但是，对其他物理量的精度就不能保证，甚至给出完全错误的结果。

目前学界给出了46种水的原子模型，却没有一种能够同时正确地给出水的所有物理性质。