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在相对论量子化学领域被誉为“关键人物”

刘文剑：坚持四严追求独创

□本报记者 王原

本报通讯员 车慧卿 王一晗

“科学研究不允许任何的疏忽和敷衍，每一篇文章都是要白纸黑字永远留世的！”刘文剑教授这样要求学生，自己更是始终坚持“严谨、严肃、严格、严密”的“四严”学术作风和学术精神。

刘文剑长期从事相对论量子化学理论、方法、算法研究与软件开发，被国际同行誉为相对论量子化学领域的“关键人物”，2018年12月起任山东大学讲席教授、青岛理论与计算科学研究院创院院长。

“常规量子化学方法，即以薛定谔方程为基础的非相对论量子化学方法，可以很好地描述轻元素体系的电子结构，但用于重元素体系时会出现很大误差，甚至定性上都是错误的。这些误差俗称‘相对论效应’。元素周期表中三分之二的元素都是重元素，因此亟需发展相对论量子化学计算方法。”刘文剑说，“相对论量子化学的理论基础是爱因斯坦狭义相对论的狄拉克方程，但该方程试图同时描述电子和正电子，而后者与化学和低能物理过程毫不相关，因此需要发展更有效的相对论量子力学方程。”

在这方面，刘文剑先后建立起“有效多体量子电动力学方程”（eQED）、“准四分量相对论量子力学方程”（Q4C）和“精确二分量相对论量子力学方程”（X2C）。eQED将只能用于几个电子计算的量子电动力学（QED）推广到多原子分子体系，是“分子量子电动力学”这一新兴领域的理论基础；Q4C使四分量、二分量相对论理论在计算精度、计算效应和简洁性等方面达到完全一致；X2C比传统近似二分量理论（A2C）还要简单，已经成为相对论量子化学领域的主流理论，被20余个商业量子化学计算软件采纳。

为精确求解上述量子力学方程，刘文剑提出了突破传统理念的“先静态再动态又静态”（SDS）波函数构造方案，并据此设计实现了一系列全新的多参考态波函数方法（SDSCI、SDSPT2、XSDSCI、XSDSPT2、iCI、iCIPT2、iCAS、iCISCF、SOiCI、iCISO等）。同时，他还系统发展了相对论、自旋匹配、非绝热耦合、线性标度含时密度泛函理论等。

作为从事基础研究的学者，同行和学生们眼中的刘文剑教授，做人做事十分较真。学生写的论文，大到论文结构、公式推导，小到遣词造句、标点符号，他都亲自过问，严格把关。他时常告诫学生：“不要追求论文的数量，而要力求每个工作都能解决一个重要的科学问题。”“影响因子不等于影响力。研究工作的独创性、系统性和生命力才是更应该追求的目标。”

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