電腦現已成科學研究不可或缺的工具，今時今日的化學家要研究化學結構和化學反應，不用次次都要拿試管做實驗，而是可用電腦模擬。這要多得今年諾貝爾化學獎的三位得主，他們帶來全面的程式，給化學家模擬蛋白質結構以至汽車催化劑淨化廢氣的化學反應，協助優化太陽能電池、汽車催化劑和設計藥物。可說今日大部份化學家取得的進步，都要多得他們。
「對今日的化學家來說，電腦跟試管一樣重要。電腦模擬是如此的真實，可預測傳統實驗的結果。」瑞典皇家科學院昨天（周三）宣佈在美國做研究的卡普拉斯（Martin Karplus）、萊維特（Michael Levitt）和瓦謝爾（Arieh Warshel）得獎時，大事表揚他們的貢獻。
懂得取捨簡化計算
評審團指出，化學反應是在電光火石間發生，不足千分之一秒電子就從一個原子核跳到另一個，要從實驗追到化學反應的每個步驟，基本上是沒有可能，要靠電腦模擬。
可是在三位得主出手之前，化學家要做電腦模擬，只能從兩套模型中二選一，各有優劣。第一套是基於牛頓古典力學，計算較簡單，特別適用於模擬大型分子結構，卻不能模擬化學反應。第二套是基於量子力學，可模擬化學反應，但需要耗用龐大的極運算能力，所以只能用於小型分子。
三位得主原本也是這兩個陣營的先鋒，卡普拉斯領導的哈佛大學團隊，1970年代開發基於量子力學模擬化學反應的電腦程式。初出茅廬的萊維特和瓦謝爾，則在以色列開發以古典力學為本的分子模擬程式。瓦謝爾後來到哈佛當博士後研究員，與卡普拉斯合作開發融合兩者的新程式，模擬視網膜分子，之後又再與萊維特模擬酵反應的程式。
他們能融合兩套程式，秘訣在於懂得取捨，把耗用大量運算力的量子力學計算，只留給直接影響化學過程的少數原子核和電子，其他部份給古典力學程式模擬；又將沒重要性的原子當作多個混合成一個，簡化計算。
成功融合的程式，不再受分子大小限制，無論大小都可以模擬其結構和化學反應。評審團指他們的程式對甚麼化學研究都有用，研究生物分子以至工業化學過程都有用。萊維特更夢想可用程式在分子層面模擬完整的生物，他在公佈獎項記者會透過電話說：「就像望着手錶，你會好奇它是如何運作。你可以用程式設計藥物，我則想用來滿足自己的好奇心。」
華裔學者也有貢獻
瑞典烏薩普拉大學化學教授赫爾曼松，形容電腦模擬「為化學帶來革命」：「當你在電腦了解一堆方程式後，你會得到其他方法都得不到的詳盡資料，你可以像看電影那樣知道每個時空發生了甚麼，實在奇妙地詳細。」
評審團在介紹文章特別提到多位學者，亦對電腦模擬化學範疇有重大貢獻，其中包括美國明尼蘇達大學的華裔學者高加力。香港大學化學系主任陳冠華指出，高加力曾在卡普拉斯的實驗室當博士後研究員，80年代開始出文章，相信因份屬後輩，無緣分享獎項。
路透社/諾貝爾獎網站/本報記者
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