
5月13日下午13:00,钱伟长讲坛第57讲/2022 SHU Talent Talk 1《从物理化学角度看量子科技》在腾讯会议线上顺利开讲,由钱伟长学院与学校国际部联合主办。本次报告有幸邀请到上海大学量子与分子结构国际中心主任、澳大利亚科学院院士Jeffrey R. Reimers教授担任主讲人。同时出席本次报告的有上海大学国际部国际合作处副处长来慧洁、钱伟长学院党委书记吴蔚、党委副书记、院长周全、党委副书记、副院长沈青松、副院长许新建、副院长任伟、本科生辅导员顾艳霞、阮杜娟、魏仲奇、周玫、钱伟长学院学生、学校部分研究生、博士生代表以及校内外专家学者,与此同时,在学校招生工作办公室的大力支持下,此次报告还面向广大高中考生及家长开通了网上直播。此次讲座由钱伟长学院任伟副院长主持。

Jeffrey Reimers教授毕业于澳大利亚国立大学,在本科和博士期间,在Ian Ross和Gad Fischer的指导下研究过有机光谱学,后在Bob Watts指导下研究了水和冰的结构、热力学和光谱学并获得了博士学位。博士后期间,他前往美国加州大学与Kent Wilson和Rick Heller合作研究了半经典量子力学。后于1985年起在悉尼大学与Noel Hush和Max Crossley开展了广泛合作,研究涉及电子转移、分子电子学、卟啉化学、分子自组装、电子结构理论和光合作用等科学问题。Jeffrey Reimers教授主要关注基础物理化学、光谱学、纳米光子学和分子电子学。他的工作涉猎了许多物理化学相关问题,从生化功能到电子器件,乃至意识的起源。本场报告他主要针对量子力学和量子世界展开,从物理化学中的数学方法、量子力学的发展、量子力学在新冠病毒结构、光合作用过程研究中的应用等方向展开,向大家阐释了物理化学家如何看待量子科技的未来发展。
讲座伊始,Jeffrey Reimers教授浅述了经验(empirical)和数学(mathematical)在过去为科技发展做出的贡献,概述了1661-1871两百多年间化学中的数学方法为化学学科进步带来的巨大贡献。Jeffrey Reimers教授强调,对于科学和工程研究最重要的是大胆(Bold)和无畏(Audaclous),勇于提出自己的观点和发现,不要害怕犯错,错误只是探索过程的一部分。

Jeffrey Reimers教授从“什么是原子”这个问题出发,简述了对原子结构探索的过程,由卢瑟福模型不符合辐射定律进一步引出“紫外灾难”和光能量子化,进而讲到“量子”的概念,再到爱因斯坦用量子化理论解释光电效应、波尔原子理论解释热氢原子发光效应等量子现象,从而引出并阐释了波粒二象性。Jeffrey Reimers教授还援引上海大学量子与分子结构国际中心访问教授Afonine Pavel利用量子力学原理编写被用于解析新型冠状病毒COVID-2019结构的软件成果,进一步阐释量子力学在实际生活中的应用,既生动形象又别具意义,极大地拉近了同学们与科学研究、量子力学之间的距离。

随后,Jeffrey Reimers教授向大家展示了根据波动方程将经典哈密顿方程转换为薛定谔方程的过程,并由此阐释了海森堡不确定性关系及狄拉克方程。Jeffrey Reimers教授由氢原子波函数引出对原子核外轨道和元素周期表的解释,并通过运行软件向大家现场演示了利用原子、分子的物理信息搭建氢原子、水分子的过程,生动地展现了利用现代软件求解薛定谔方程来模拟分子、原子行为以及进行性质研究的过程,给大家留下了深刻地印象。此外,Jeffrey Reimers教授还简要介绍了利用现代模拟软件和量子力学对光合作用系统的研究情况。

最后,Jeffrey R. Reimers教授与在线师生展开了广泛积极地交流互动,并与任伟教授一起回答了同学们有关量子和奇点之间的关系、量子计算机的未来、光合作用中不同叶绿素分子之间的能量传递是否属于量子现象、如何识别量子材料中磁性的手性等问题,Jeffrey Reimers教授渊博的学识、幽默的谈吐和认真谦逊的治学态度给大家留下了深刻的印象。
此次讲座旨在让同学们了解物理化学学科的前沿科学进展,从产生、发展、应用等各个方向使大家对于量子力学和量子世界有更清晰的认识,培养同学们对量子世界和科学研究的好奇心,通过大师的人格魅力、治学风采与学术品格引导同学们更快、更好地走上学术道路,为培养未来学术领军人才打下扎实的基础。
供稿:王钰雪