【Q】理论与计算化学是做什么的？
【A】理论与计算化学的任务是模拟和理解化学结构与化学过程。
例如，对于某个键连明确的分子，最稳定的结构是什么样的？进一步地，对于给定的元素比例，最稳定的结构是什么样的？他们对应的红外光谱、Raman光谱、核磁屏蔽常数是什么样的？
又如，某个官能团能够发光，它的发光波长应该是多少？
再如，对于一个化学反应，键长键角是如何变化的？吸热（或放热）的量是多少？过渡态的结构和相对于反应物的能量是多少？
还有，某个蛋白质有两个较为稳定的构象，他们之间转变的路径有哪些？如何把握他们的转变机理？
——这些都是理论与计算化学的研究对象，都是“可以算的”。
【Q】怎么算呢？真的把整个体系“装”进计算机吗？
【A】我们研究的体系一般只有10^0~ 10^4原子，通过统计热力学的方法来获得宏观的结果。最知名的理论与计算化学软件Gaussian就是如此，用配套的可视化软件GaussView搭建分子模型，然后我们就可以预测分子最稳定的结构、光谱等。
【Q】只用这么少的原子，难怪经常算不准咯？
【A】“算不准”是个复杂的问题，是模型太小，还是建模错误？
首先当然是模型太小（尺寸效应），这是由于“算不动”，计算机和计算化学方法的限制。让更大、更复杂的模型可以“算得动”，本身就是理论与计算化学的任务，例如，近年来蓬勃发展的机器学习势函数（machine learning potential，MLP）可以将计算效率提高3~6个数量级。
其次，针对不同的体系有更复杂的模型。对于受溶剂影响不大的体系，用包含10^1~10^2原子的体系进行模拟就足够了；对于受溶剂影响较大，可以采用隐式溶剂模型，甚至采用（全原子）分子动力学（Molecular Dynamics，MD）模拟，MD模拟可以做到10^4原子甚至更大的体系。
最后，目前能完全处理好的体系还很局限，主要是小分子和有机分子。对于过渡金属和激发态体系有时候需要多参考方法，有些激发态计算需要考虑旋轨耦合，长周期元素需要引入相对论，还有光、电、磁等环境复杂的体系，目前都没有比较成熟而高效的理论计算方法。
【Q】现在大语言模型（large language model，LLM）非常发达，我可以用LLM设计模拟方案、生成输入文件、分析输出文件，那么理论与计算化学这个学科存在的价值是什么？
【A】就我个人而言，LLM是也只是一个高级助手。它不仅能帮我润色文字、加速文献阅读，帮我整理思路、整合观点，还能按照我提供的思路写程序。但是，这些LLM生成的文字是否符合化学直觉，最后的判断仍需自己完成。而且，当我真正提出一个处于学科前沿的模糊的idea时，他是无法给出具体的解决方案或技术路线的！是的，他能旁征博引，但我不指望培养他的创造力。
在学科发展战略的层面上，LLM目前还不能做好这几件事儿。首先，上一个回答所说，理论与计算化学能完全处理好的体系还很局限，因此，要求发展新的、更普适的理论与计算方法。同时，由于没有大一统的方法，需要在精度和效率上做好平衡。如何选择合适的模型、采用哪些已有的方法、如何标定计算参数，都需要长期的练习。而且，随着新的理论与计算方法不断涌现，也需要不断追踪前沿，正确理解和使用这些新方法。
【Q】理论与计算化学算是基础学科吗？怎么理解基础学科的社会价值？
【A】理论与计算化学肯定是基础学科，但也许还不够“基础”（笑）在我看来，基础是一个相对的概念，化学是化学工业的基础，物理化学、理论与计算化学是物理化学的基础，量子力学是理论与计算化学的基础，而量子力学的基础要去哲学找，于是大家就回避这个问题了……反过来则是“应用”，量子力学是某种世界观以科学方法论实践的应用，物理化学、理论与计算化学是经典物理和量子力学在化学中的应用，化学工业则是化学在工业中的应用。
这里想补充两点，首先是要基础研究的重要性。我们不妨举个更贴近生活的例子，轻工业生产的是大家所熟知的日用品，而军重工业生产的是大家相对陌生的产品，例如保卫轻工业生产的军事装备，又如轻工业生产所必须的生产设备。在相当长一段时间，大家都觉得轻工业产品有用而且经济效益好，重工业不挣钱而且多少有点杞人忧天了，独立自主的研发更是赔本买卖。2014年5月23日，总书记指出“中国是最大的飞机市场，过去有人说‘造不如买，买不如租’，这个逻辑要倒过来，要花更多资金来研发、制造自己的大飞机，形成我们独立自主的能力，我们一定要自己的大飞机。”同一时期还部署了芯片等，一锤定音。然而，大船掉头难，2018年面对美国的制裁，许多产业依然是措手不及，教训深刻。没有基础的发展，就是在沙滩上建城堡。
同时也要注意基础研究的立场和限度。科学研究最初是老欧洲封建贵族的娱乐，随着新自由主义意识形态在全球蔓延，有许多人标榜做研究应当“有趣而无用”。欧洲早期科学研究的成果客观上推进了人类社会的进步，但不能掩盖其系统性剥削的事实。我们的研究经费由国家分配，本质上来自于人民的劳动，如果仍秉持“有趣而无用”的理念、沉迷于自娱自乐的符号游戏，与老欧洲的封建贵族又有什么差别呢？做基础应当考虑如何服务于应用，而不仅仅是满足自恋或追求某种符号体系的自洽和完备。兴趣确实很重要，但兴趣是在选择研究方向的时候应该考虑的问题，而不是做具体研究的时候才考虑的问题。
【Q】人生是轨道还是旷野？
【A】轨道暗喻既定的路线，旷野暗喻漫无目的的探索？这个问题预设颇多，囿于机械唯物主义就容易被新自由主义所利用，人生选择如此，科研方向确定亦是如此。
在科学研究实践中，短期的工作总是需要有一个目标的，甚至都有具体的路径，但这并不妨碍你欣赏沿途的风景。而且，新的工作往往诞生在沿途的风景中，在不同的阶段，主要矛盾和次要矛盾、方法与手段是可以互相转化的。更重要的是，不要把路过的每一个风景当作孤立的、僵化的风景，要善于发现联系、调整联系，给出既有事物完全不同的解释，甚至给出全新的事物来。至少要超越既有符号系统的束缚，才谈得上真正的自由吧。当然，这种超越同样必须有扎实的基础、严谨的论证，否则就沦落到“民科”“伪史论”的水平了。
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