馬丁·卡普拉斯、邁克爾·萊維特和阿里耶·瓦謝勒，這三位美國(guó)科學(xué)家由于最早創(chuàng)立復(fù)雜化學(xué)體系多尺度計(jì)算方法并用于研究生物體系獲得重大成果而獲今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
源于對(duì)卡普拉斯和瓦謝勒兩位獲獎(jiǎng)?wù)叩牧私猓本┐髮W(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授、中科院院士黎樂(lè)民接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說(shuō)：“盡管這種計(jì)算方法現(xiàn)在還有些粗糙，需要繼續(xù)向前發(fā)展，他們最早提出將經(jīng)典物理和量子物理中采用的差別很大的兩類研究方法結(jié)合起來(lái)，具有很強(qiáng)的原創(chuàng)性，對(duì)推動(dòng)復(fù)雜生物體系的微觀過(guò)程研究起了重要作用。這也表現(xiàn)出他們對(duì)科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)的思維超前和判斷正確。”黎樂(lè)民告訴記者，三位科學(xué)家?guī)资耆缫蝗諏?duì)科學(xué)探索執(zhí)著追求的精神令人欽佩，他們獲獎(jiǎng)是理所應(yīng)當(dāng)?shù)摹?/p>
長(zhǎng)期從事理論化學(xué)研究的北京化工大學(xué)教授曹維良解釋說(shuō)，三位大師從宏觀到微觀層面給出了一種描述化學(xué)反應(yīng)的方法，“結(jié)合經(jīng)典物理（宏觀）和量子力學(xué)（微觀）方法，將實(shí)驗(yàn)上無(wú)法觀測(cè)到的化學(xué)反應(yīng)的精細(xì)細(xì)節(jié)，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的方法描述出來(lái)。這種開(kāi)拓性前所未有，這也意味著化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)入了信息時(shí)代。”
通常意義上，化學(xué)反應(yīng)以光速發(fā)生，若以塑料球和小棍建造的分子模型來(lái)預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)，無(wú)異于天方夜譚。因?yàn)椋趲讉�(gè)毫秒之內(nèi)，電子從一個(gè)原子核跳到另一個(gè)。經(jīng)典化學(xué)在前進(jìn)過(guò)程中曾有過(guò)很艱難的時(shí)期，事實(shí)上在化學(xué)進(jìn)程中追蹤每一小步反應(yīng)都十分困難。
“源于這項(xiàng)研究，科學(xué)家得以用計(jì)算機(jī)揭開(kāi)化學(xué)反應(yīng)的奧秘。”曹維良稱，借助于該方法在計(jì)算機(jī)上建模，可以模擬光合作用以及藥物在人體內(nèi)的過(guò)程和作用，人們多年的疑惑因此有望解答，比如如何對(duì)抗溫室效應(yīng)。
經(jīng)典物理的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單，可應(yīng)用于很大的分子。然而，經(jīng)典物理的弱點(diǎn)是沒(méi)有提供模擬化學(xué)反應(yīng)的方法。
“今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主，將兩個(gè)物理體系的精華完美結(jié)合，并提取了在經(jīng)典物理和量子物理領(lǐng)域都適用的研究方法。”黎樂(lè)民說(shuō)，要模擬對(duì)藥物在人體內(nèi)如何與靶蛋白進(jìn)行耦合，計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)靶蛋白中能與指定藥物相互作用的原子進(jìn)行量子理論的計(jì)算，大蛋白的其余部分則利用的經(jīng)典物理方法進(jìn)行模擬。
早在1970年代，馬丁·卡普拉斯、邁克爾·萊維特和阿里耶·瓦謝勒奠定了用于了解和預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)歷程的計(jì)算機(jī)程序的基礎(chǔ)，反映真實(shí)情況的計(jì)算機(jī)模型，如今對(duì)化學(xué)家而言變得和試管般不可或缺。
我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的研究并不甘人后，用黎樂(lè)民院士的話來(lái)說(shuō)，“整體在往前走”。“問(wèn)題主要不在于我們不懂得基礎(chǔ)的科學(xué)原理或者解決問(wèn)題的能力不夠，我們最重要的差距在于缺乏原創(chuàng)性思維，科研人員頭腦不夠放開(kāi)，對(duì)科學(xué)問(wèn)題深入思考不夠，看國(guó)外做什么就跟著做，國(guó)外沒(méi)做的基本想不到。”他坦言，這與國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的科研政策也有關(guān)系，大家不敢做看起來(lái)比較難、要堅(jiān)持比較長(zhǎng)時(shí)間才能發(fā)表論文的課題。因?yàn)椋绻闳迥瓴话l(fā)表論文，且不說(shuō)申請(qǐng)研究項(xiàng)目無(wú)望，恐怕連職位都難保。