虛擬化學反應 美3傑獲諾獎

【明報專訊】今屆諾貝爾化學獎花落3名歸化美籍的生物化學家之手。身兼奧地利國籍的卡普拉斯、身兼英國及以色列國籍的萊維特，以及身兼以色列國籍的沃什爾近40年前的研究，奠定如今用以了解和預測化學反應過程的電腦模擬系統的基礎，造就當代生物化學領域的種種突破，因此贏得殊榮。諾獎委員會形容，3人「為複雜的化學系統發展出多層電腦模型」，從而「將化學實驗帶入電腦網絡世界」。


糅合古典物理學量子力學

瑞典皇家科學院在獎項公布聲明上指出，現時化學家可透過「多層電腦模型技術」（multiscale modelling）模擬複雜的化學實驗，捕捉無法透過肉眼捕捉的極速化學反應，例如光合作用的過程和酵素如何分解蛋白質等，都是靠83歲的卡普拉斯（Martin Karplus）、66歲的萊維特（Michael Levitt）和72歲的沃什爾（Arieh Warshel）在1970年代時的研究所奠基。


為上述三人奪獎的電腦模擬系統，特別之處是成功將截然不同的古典物理學和量子力學糅合在一起，前者用以追蹤一大堆原子的走向、後者則用以捕捉化學鍵（chemical bond）的分解和組成。


預測結果更快更準

獎項公布聲明形容，「全能」的電腦模擬系統已取代以往用塑膠球和棒枝製作分子結構模型的做法，「對化學家來說，今時今日電腦是與化學試管同樣重要的工具」。科學家可以用電腦來揭開複雜的化學過程，例如催化劑對廢氣凈化或者綠葉的光合作用等，通過模擬，化學家能獲得比傳統實驗更快速、更精準的預測結果。這項技術尤其促進藥物發展，候任英國皇家化學學會主席Dominic Tildesley形容，今次獲獎項肯定的電腦技術令科學家得以「準確預測蛋白質的化學反應」，令設計新藥的方式出現革命性突破。


根據瑞典皇家科學院的講法，如今在美國南加州大學任教的沃什爾可謂其餘得獎者的連繫所在。1970年代初沃什爾前往哈佛大學與卡普拉斯交流，開始合作建構電腦系統模擬電子光譜，是後來「多層電腦模型技術」的先驅；其後沃什爾又與當時20歲出頭的萊維特合作研究和發表論文，進一步讓「多層電腦模型技術」應用於更龐大的化學系統。


沃什爾笑言自己是「電腦怪人」，坦言1975年起便知道電腦模擬化學反應的技術一旦用於生物物理學將會最具威力，但不肯定這會否在有生之年成真。他自言全靠熱誠進行科研，「你需要感到自己需要做下去，你需要關注其他人不在乎的事」。


3人全為歸化美籍精英

於南非出生、如今為史丹福大學醫學院結構生物學講座教授的萊維特，聞訊後指上述電腦程式系統是在自己年方20歲起撰寫，其時還未開始攻讀博士後課程。他說：「我昨日跟一名博士生談過，以前要兩小時才做到的化學實驗運算，如今他用百分之一秒就做到。那帶來很大改變！」


卡普拉斯在年僅8歲時就因為要逃避納粹德國魔掌而舉家前往美國，23歲就取得博士學位。


（法新社/路透社/紐約時報）

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