■感受电脑模拟出的分子立体模型
■电脑模拟出复杂的生物大分子结构
■科学家用电脑分析复杂分子的化学结构
现在，电脑已经模拟自然界的许多事物。比如，不少科幻影片中未来世界的场景都是电脑模拟出来的，因为在现实中找不到那样的场景。同样，用现有的各种技术手段都难以观察到复杂化学反应中的快速变化过程，而用电脑可以模拟这样的过程。这样的研究领域被称为计算化学。有三位科学家因在计算化学领域做出了突出贡献而获得了2013年诺贝尔化学奖，他们分别是美国理论化学家马丁·卡普拉斯、美国斯坦福大学生物物理学家迈克尔·莱维特和南加州大学化学家亚利耶·瓦谢尔。
20世纪六七十年代，虽然老百姓并不知道电脑为何物，但是电脑已经成为一些科学家的好帮手。在化学研究中，引入电脑让化学家对复杂化学反应的描述变得可行。卡普拉斯、莱维特和瓦谢尔就是这些化学家中的杰出代表，他们是利用新的技术手段进行科学研究的先行者。瓦谢尔在获奖后接受采访时说：“简单地说，我们的研究就是借助电脑分析蛋白质的结构，最终了解蛋白质的工作机制。”
每年的诺贝尔科学奖大多数都会让人觉得十分深奥而遥远，不少人心中或许都有一个共同的疑问：这些成果是不是只是科学家的自娱自乐呢？这些成果对我们的日常生活究竟有多大帮助呢？其实不少研究成果都在直接或间接地改善我们的生活，获得2013年诺贝尔化学奖的相关成果更是可以很直接地改善我们的生活。诺贝尔化学奖评选委员会在发表的声明中说，对化学家来说，电脑是同试管一样重要的工具，电脑对真实生命的模拟已为化学领域大部分研究成果的取得立下了“汗马功劳”。通过模拟，化学家能更快获得比传统实验更精准的预测结果。
首先，计算化学可以更好地理解复杂化学反应的机制。无论是高分子材料的研究，还是对生物体内一些生化反应原理的研究，都可以给我们带来实惠。比如，研究高分子材料的合成过程，可以更好地了解可以对反应过程中的哪些原子基团进行控制，从而可以生产出性能多样的“功能性材料”，这些独特的材料可以用于制造性能更优良的电器和交通工具。又比如，研究健康细胞转化为癌细胞的过程，可以知晓是那些生物大分子产生了什么样的变异，研究透彻这些变异所涉及的分子区域，可以开发出针对性较强的药物。
其次，计算化学可以为合成新物质提供线索和指明方向。在电脑应用到化学研究之前，化学家合成所需新物质的方法是不断尝试，利用不同的物质来多次的交叉尝试，最终找到合适的原料。这样的研究方法费时费力，且浪费原材料和实验室资源。有了电脑之后，化学家就可以先用电脑进行模拟实验，排除哪些明显不可能的反应路径，找到几条最有可能的路径。比如，在新药的开发中，药物化学家们则在进行化学合成和生物学实验之前，应用不同的电脑筛选程序，将那些不太可能成功的化合物提早淘汰掉，选择可能有效的候选药物。另外，药物化学家们还可以利用电脑程序来预测候选药物在体内吸收、分布、代谢、排泄及其毒副反应等特点，这样在进入临床前实验之前，就可以将那些不合格的品种排除在外。
来源:新民晚报
