諾貝爾化學獎得主:好奇心是研究的動力

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【大紀元2013年10月11日訊】(大紀元記者劉菲編譯報導)洛杉磯南加州大學Dornsife文理學院化學系教授阿裡耶·瓦謝爾(Arieh Warshel)是今年諾貝爾化學獎三位獲得者之一,消息公布後的星期三,他立刻在校園贏得了一個永久泊車位。

瓦謝爾和另兩位也是海外出生、後加入美國國籍的科學家——斯特拉斯堡大學和哈佛大學教授馬丁·卡普拉斯(Martin Karplus)、斯坦福大學教授邁克爾·萊維特(Michael Levitt)共同獲得了2013年諾貝爾化學獎的殊榮,他們的貢獻是為化學研究開發了功能強大的計算機模型,使科學家們可以藉助計算機模擬「看到」分子和它們之間的互相作用。三人將共享120萬美元獎金。

成功秘訣:結合量子力學和經典力學

據諾貝爾獎委員會評委斯文·李丹的說法,三人成功的秘訣是將兩個通常是對立的物理學分支——研究微觀物質的量子力學和牛頓的經典力學,結合在一起。

而瓦謝爾則是把三人的研究工作聯繫在一起的關鍵人物。

瓦謝爾與卡普拉斯和萊維特的合作可追溯到上世紀70年代初期。當時卡普拉斯是哈佛大學的年輕教授,量子力學方面的專家。瓦謝爾和萊維特則是曾在以色列魏茲曼科學院攻讀博士學位的同學。瓦謝爾畢業後來到卡普拉斯的實驗室做博士後研究。他們的研究集中在一個主題:如何用計算機來幫助觀察分子行為。

在實驗室對以光速發生的化學反應進行實時研究是非常困難的,但是通過計算機模擬,科學家可以將其放慢觀察,並進行優化,如可以做更高效的太陽能電池,或者更好的抗癌藥物。

想法雖好,在計算機還需要打孔卡片做輸入設備的70年代,無法應付量子力學所需要超大計算能力。牛頓的經典力學所要求的計算量要少得多,但準確度不夠。

與另外兩位獲獎者的合作

瓦謝爾首先和卡普拉斯合作,用量子力學模擬準確性要求高的部分,剩下的則用經典力學來模擬。在這一策略的指導下,他們做出了包括維生素A的第一批小型分子的模型。但是這一方法仍然相當有限,不能處理藥物設計和光合作用的問題,因為那牽扯到被稱為酶的巨型分子。

這時候,萊維特的研究幫上了忙。在哈佛完成了2年的博士後研究後,瓦謝爾在以色列和劍橋大學碰到了老同學萊維特。1976年,二人合作發表了具有革命性的第一代電腦模擬的酶促反應,可以擴展到任何大小的分子。瓦謝爾並於當年加入南加大。

關鍵不是計算機多麼強大

今天的科學家用瓦謝爾和他的同事們開發的模型來模擬化學反應既準確又高效——他們用量子力學來研究直接參與反應的自由電子和原子核,再用經典力學來研究分子的其他部分。

在9日南加大舉行的新聞發布會上,有人問瓦謝爾,今天的計算機系統和40年前不可同日而語,他如何能預見當時開發的計算機模型今天仍然有效,瓦謝爾回答:關鍵不是機器多麼強大,而是如何能用簡單的方法提問。

好奇心是科學研究的動力

從很早,瓦謝爾就對控制幾乎身體所有化學反應的酶很感興趣,並研究至今。是什麼動力在一直驅使他呢?

瓦謝爾本人則謙遜地將三人的研究成果總結為:「我們所做的,就是開發了一種能觀察蛋白質如何實際工作的方法……這就像看到一只手錶,不知道它是如何實際工作。如果你有一種酶能消化食物,你想了解它是如何做的……以此來設計藥物,或在我的情況下,滿足我的好奇心。 」

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