今天是《交叉学科前沿进展》系列讲座的第四天，有两场讲座，分别是超高分辨率光学显微镜和理论化学概况。

上午的讲座是由美国西北大学机械工程系教授，bv1946伟德官网杰出员工孙成教授带来的关于超分辨率光学显微镜的一些基本问题。孙教授为人十分谦和，考虑到大家有不同的习惯，他上半场用英语，下半场用中文，生动而激情的为我们做了这场报告。首先，孙教授用非常流利的英语向同学们展示了电磁波最基本也是最经典的概念：麦克斯韦方程组，也借此向同学们介绍了电磁波的基本特征，电生磁磁生电，二者互为起源。结合这些方程，孙教授告诉我们成像的分辨率是由哪些因素决定的，并且指出，很小的尺度下，由于光的衍射，显微镜的成像分辨率是有其理论限度的，但是无论是化学反应、生物活动还是不同材料的特性研究，都要求我们能看到的越小并且越清楚越好，这就使得科学家们在显微镜成像方面作更深入的研究。接着，孙教授向我们具体介绍了超分辨率显微镜的最新研究进展。考虑到我们可能对专有名词不熟悉，孙教授又换成中文继续介绍。和我们的传统观念不同，为了看清微结构我们不需要太强的光强，反而需要很低的亮度。最新的技术包含有近场扫描光学显微镜，光学超透镜，光子局域化成像技术，结构化照明技术等等，从近场到远场，科学家都有相应的提高分辨率的方法。“利用时间换空间”通过不同时间发出不同的信号区分对象，利用二维麦克斯韦速度分布推断光源位置等思想涉及到了物理学各个领域。孙教授用了许多生动绚丽的图片将这些过程娓娓道来，引人入胜。

下午两点开始的第二场讲座由bv1946伟德官网化学化工学院教授、博士生导师黎书华教授讲授，标题是《理论化学基础》。在我们的印象中化学是一门传统的实验学科，最初的化学知识和规律全都出自对实验现象的总结。理论化学从上世纪初才发展起来，旨在通过纯理论计算来研究化学反应的本质，以达到对实验现象和结果的相对准确的预测。黎老师把理论化学总结为几个方面：量子化学、分子动力学和统计力学。分子的运动包括原子核的运动和电子的运动，考虑到原子核质量远大于电子，在描述电子运动时可以把原子核近似看做静止。量子化学就是由电子运动方程来研究分子性质和分子间化学反应的学科，是量子力学在电子运动中的应用。我们所熟悉的价键理论和分子轨道理论都出自量子化学，它们实际上是分子结构的两种近似解释，互为补充。此外，哈特里-福克方法和密度泛函理论是计算电子能量的重要手段。量子化学的应用十分广泛，分子的结构和性质、分子光谱、化学反应途径乃至纳米电子学中的电子转移理论都可以通过量子化学的计算得到。第二块是分子动力学，研究原子核的运动，包括量子动力学的经典动力学。前者能精确预测反应速率，但只能处理原子数很少的体系（不多于五个），后者能处理高分子体系，实现反应的动力学模拟，但精度不高。统计热力学研究宏观体系的性质，基于热力学三定律和玻尔兹曼—麦克斯韦分布。实际应用中常与数值模拟方法和多尺度模拟结合，可用于高分子物理、计算生物和计算化学。这场讲座让同学们对理论化学有了很好的认识，化学从定性到定量，从宏观向微观发展，最为重要的理论或工具就是量子力学和计算机。

（13级 刘畅、刘惠普、李葳蕤、刘军、陆云天、邵玉豪、陶梦倩）