“Landrum and Dronskowski should have known better.”Landrum和
Dronskowski，你們兩個小子，應該多學點再出來混。

你有沒有見過以這樣的話作為結尾的科技論文？我是第一次見到這麼狠的。以
前倒也曾經見過有人咬牙切齒地直斥別人的某篇文章為“誤導性的”，不過我知道
那是因為他們有私怨。可是這一次，我沒聽說作者間有什麼私怨，看起來更象是化
學家與物理學家之間的一場戰爭。

我想我的這篇介紹對下列幾個方面的朋友有些價值：磁性的研究者、科學哲學
的感興趣者、科學規範的感興趣者、鍛煉膽量的感興趣者，以及……趣聞軼事的感
興趣者：）

在介紹上陣搏鬥的戰士之前，有必要先請出一位幕後的大人物。這就是化學家
一方的精神領袖，Roald Hoffmann。

Roald Hoffmann，1937年生于波蘭，1949年來到美國。1965年，Hoffmann與當
年的Nobel化學獎得主R. B. Woodward合作，提出了化學反應的軌道對稱守恆原理。
此項成就為他贏得了1981年的Nobel化學獎（與提出前線軌道理論的福井謙一分享）。

Hoffmann自稱他的研究模式是“應用理論化學”（applied theoretical
chemistry）。他的理論都是基於單電子分子軌道的（就我所知的範圍），這個看似
簡單而古老的概念卻可以引導出大量清晰而有效的“理解”。對，理解。他曾經對
理解給出一個定義：“理解一個可觀測量，意味着能夠預測，即使是定性地預測，
那些精確可靠的計算對於這個可觀測量所得到的結論。”

Hoffmann反對一種他稱之為還原主義的（reductionism）、物理學家特有的自
大情緒。“認識的方法有縱向和橫向兩種。縱向方法是把一種現象還原為較為深層
的東西－－古典還原主義。橫向方法是在它自己的學科領域內分析現象，看待它與
其它具有同樣複雜性概念的關係。”就世界觀而言，我是長期的還原論者。不過在
方法論上，我完全同意Hoffmann關於還原方法並不是唯一的研究方法的觀點。

好，現在來看一下前台的表演（和一般的言情片相反，這是一出動作片！）。

那兩個被大罵的化學家，Gregory A. Landrum（L)和Richard Dronskowski（D）
都可算是Hoffmann的學生。D 1961年生於德國，1991年訪問了Hoffmann的實驗室，
現任德國亞琛無機化學研究所的教授。L 1970年生於美國，以Hoffmann為導師得到
博士學位，現在亞琛作博士後。

2000年，LD在著名的化學核心雜誌Angew. Chem. Int. Ed.（ACIE）上發表了一
篇review文章，介紹了他們以軌道的觀點對鐵磁性的認識：

The Orbital Origins of Magnetism: From Atom to Molecules to
Ferromagnetic Alloys, Angew. Chem. Int. Ed., 2000, 39, 1560-1585

經過一番以局域密度近似（LDA）的密度泛函理論（DFT）為主的計算和分析，
他們發現鐵磁體的標誌是：無自旋極化（即保持不同自旋的軌道空間部分相同）時，
Fermi能級（Ef）處原子間的作用是反鍵的。反鍵作用意味着能量上的不穩定。消除
這種反鍵作用就是自旋極化和鐵磁性的驅動力。自旋極化後，占據數大的自旋狀態
受到的有效屏蔽減小，能量下降，因此使整個體系穩定化。他們的結論如此的簡單
（簡單到我從頭看到尾沒有遇到什麼莫名其妙的地方：）），以至令人奇怪為什麼
沒有早就被發現。這個觀點對於合成家的啟發是顯而易見的。Hoffmann的研究方法
又在一個重要問題上結出了豐碩的果實，世界真是美好：）

但是“歡樂總是短暫的”。突然殺出一個Gernot Stollhoff先生。我沒找到關
於他的介紹，現在只知道他是一位多體理論物理家家，精通Hubbard模型框架下的電
子關聯問題，任職於斯圖亞特的馬克斯·普朗克研究所。他看到LD的review後，在
ACIE上發表了一篇來勢洶洶的弔民伐罪之文：

How Can Metallic Ferromagnetism Be Explained? Itinerant Ferromagnetism
of the Transition Metals: Our Present Understanding, Angew. Chem. Int.
Ed.,
2000, 39, 4471-4475

從來沒見過這麼不留情面的批評。第三句就開始討伐：“然而，早在他們的導
言當中，他們就偏離了DFT框架下對過渡金屬巡遊鐵磁性的基本【!】理解。”（請
允許我在【】中表示我的驚訝。）下面一句溫柔一點：“LD隨後的從Hubbard模型出
發的討論也是不充分的。”這些都還不算什麼，最恐怖的是一句對LD的工作的意義
的完全的否定：“無疑【!】，LD提議的巡遊鐵磁性的化學圖象是不充分的，而且是
不相關的【!!!!】。”

理論物理學家的特徵是大量的公式，Stollhoff當然也是這樣。他一面說，一面
寫，列出了五個公式，不時強調一句“這個公式是精確的”（顯然，化學家沒有公
式，即使有也是很近似的）。他的文章的推理過程是……對不起，很多地方我沒看
懂：（我對於Hubbard模型和電子關聯實在是生得厲害。看這篇痛苦的文章時，我好
幾次叫出來“救命啊！”大致而言吧，他的關鍵論據（按我的理解）是：LD的計算
基於LDA，但是LDA在處理過渡金屬巡遊鐵磁性時的成功來自於兩項錯誤的偶然的抵
消【!】。按照經典的鐵磁性Stoner判據I*N(Ef)>1，其中I是兩個電子填充同一空間
軌道時的排斥能，N(Ef)是Fermi面的態密度：英雄，看到了吧，除去I之外，是否有
鐵磁性只和N(Ef)是否足夠大有關，而和Ef處是成鍵還是反鍵根本沒關係嘛！那麼LD
注意到的Ef處的反鍵意味着什麼呢？Stollhoff認為也許和4s與4p軌道向3d軌道的電
荷轉移有關【？？】。

Stollhoff的最後一段非常有趣，富於網上論戰的風格。LD在review中曾經提到
van Vleck在40年代提出的一個理論，說它過於人工、不經濟，應該訴諸Occams剃刀
將它剔除。Stollhoff翻出了這筆老帳：“我覺得van Vleck的思考在他那個時代未
嘗不合理。我倒是更建議把Occams剃刀應用到LD最近關於巡遊鐵磁性的貢獻上。”
最後是那句黃鐘大呂般的“LD本來應該知道更多的【!!!!!】。”

如果有人指着我的論文如此“王赫斯怒”，我簡直要昏倒了。不過LD也不是省
油的燈，他們立刻作出了強硬的反擊：

Rely, Angew. Chem. Int. Ed., 2000, 39, 4475-4476

不愧是出身名門（也許還加上網上過招的經驗？），LD的措詞顯得很鎮定。我
們把Ef處的反鍵作為鐵磁性的指紋，而它並非僅僅出現在LDA計算中【!】！加上梯
度修正之後，它仍然出現了。另一方面，極其簡單的擴展Huckel方法也給出了這個
指紋！可見，我們的發現是自足的，不需要額外的複雜處理。而且，我們的方法是
基於軌道概念的，易於被化學家理解。我們看不出Stollhoff的公式是否包含化學上
有價值的信息，我們把這個判斷留給實驗家（這招夠毒的，兩位理論家都看不懂的
公式，實驗家能看懂嗎？！）。我們看不明白Stollhoff的論點“Ef處的反鍵也許和
4s與4p軌道向3d軌道的電荷轉移有關”是什麼意思。Stollhoff最不象話的一句是：
“關於巡遊鐵磁性，沒有必要引進象LD的COHP（一種成鍵程度的度量指標）這樣的
看起來很新的信息。”這樣的陳述在任何科學論文中都是不可原諒的【!!!!】。

LD的反擊的最後一段也很有趣:“我們當然需要理論物理與化學之間更多的橋
梁。在過去幾十年中，理論化學家從固態量子物理中學到了和學到着許多東西。我
們僅僅希望，我們的一些多體理論的朋友閱讀更多的化學雜誌以及從理論化學的觀
點中學到更多東西。Stollhoff的貢獻證明，第一部分（閱讀更多的化學雜誌）已經
發生了，而這，還只是個開始。”