馬丁·卡普拉斯、邁克爾·萊維特和阿里耶·瓦謝勒，這三位美國科學(xué)家由于最早創(chuàng)立復(fù)雜化學(xué)體系多尺度計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。
源于對卡普拉斯和瓦謝勒兩位獲獎?wù)叩牧私?，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授、中科院院士黎樂民接受科技日報記者采訪時說：“盡管這種計算方法現(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，具有很強(qiáng)的原創(chuàng)性，對推動復(fù)雜生物體系的微觀過程研究起了重要作用。這也表現(xiàn)出他們對科學(xué)發(fā)展趨勢的思維超前和判斷正確。”黎樂民告訴記者，三位科學(xué)家?guī)资耆缫蝗諏茖W(xué)探索執(zhí)著追求的精神令人欽佩，他們獲獎是理所應(yīng)當(dāng)?shù)摹?/p>
長期從事理論化學(xué)研究的北京化工大學(xué)教授曹維良解釋說，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)上無法觀測到的化學(xué)反應(yīng)的精細(xì)細(xì)節(jié)，通過計算機(jī)模擬的方法描述出來。這種開拓性前所未有，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預(yù)測化學(xué)反應(yīng)，無異于天方夜譚。因?yàn)?，在幾個毫秒之內(nèi)，電子從一個原子核跳到另一個。經(jīng)典化學(xué)在前進(jìn)過程中曾有過很艱難的時期，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。
“源于這項研究，科學(xué)家得以用計算機(jī)揭開化學(xué)反應(yīng)的奧秘。”曹維良稱，借助于該方法在計算機(jī)上建模，可以模擬光合作用以及藥物在人體內(nèi)的過程和作用，人們多年的疑惑因此有望解答，比如如何對抗溫室效應(yīng)。
經(jīng)典物理的優(yōu)點(diǎn)是計算簡單，可應(yīng)用于很大的分子。然而，經(jīng)典物理的弱點(diǎn)是沒有提供模擬化學(xué)反應(yīng)的方法。
“今年諾貝爾化學(xué)獎得主，將兩個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。”黎樂民說，要模擬對藥物在人體內(nèi)如何與靶蛋白進(jìn)行耦合，計算機(jī)會對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)測化學(xué)反應(yīng)歷程的計算機(jī)程序的基礎(chǔ)，反映真實(shí)情況的計算機(jī)模型，如今對化學(xué)家而言變得和試管般不可或缺。
我國在相關(guān)領(lǐng)域的研究并不甘人后，用黎樂民院士的話來說，“整體在往前走”。“問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，對科學(xué)問題深入思考不夠，看國外做什么就跟著做，國外沒做的基本想不到。”他坦言，這與國內(nèi)現(xiàn)行的科研政策也有關(guān)系，大家不敢做看起來比較難、要堅持比較長時間才能發(fā)表論文的課題。因?yàn)?，如果你三五年不發(fā)表論文，且不說申請研究項目無望，恐怕連職位都難保。