Нобелевская премия по химии присуждена за компьютерное моделирование - Вокруг Света

ведская королевская академия наук в Стокгольме объявила имена исследователей, удостоившихся премии по химии. Лауреатами 2013 года стали трое ученых из США - Мартин Карплус (Martin Karplus), Арье Уоршел (Arieh Warshel) и Майкл Левитт (Michael Levitt).

Впрочем, каждый из них, помимо американского, имеет еще и второе, а один - даже и третье гражданство: Карплус - австрийское, Уоршел - израильское, а Левитт - израильское и британское.

Высшая в научном мире награда присуждена этим ученым за то, что они, по выражению Нобелевского комитета, "перенесли эксперимент в киберпространство".

Официальная формулировка гласит:

"за разработку компьютерного моделирования сложных химических систем".

Но прежде чем пытаться разобраться, что конкретно скрывается за этой довольно обтекаемой формулировкой, давайте поближе познакомимся с новоиспеченными лауреатами.

Так в чем же состоят выдающиеся научные заслуги новоиспеченных лауреатов? В том, что своими исследованиями они заложили основы для разработки современных компьютерных программ, используемых сегодня для того, чтобы более детально понять и даже предсказать те или иные химические реакции.

Дело в том, что эти реакции протекают с исключительно высокой скоростью, время перехода электронов с орбиты вокруг одного атомного ядра на орбиту другого атомного ядра измеряется долями миллисекунды.

Классическая химия была не в состоянии экспериментально зарегистрировать каждый отдельный этап в химическом процессе.

Благодаря работам Карплуса, Уоршела и Левитта исследователи могут теперь решать эти задачи с помощью компьютеров.

Член Нобелевского комитета профессор Свен Лидин (Sven Lidin) поясняет:

"Чтобы моделировать химические реакции, ученые могут использовать два совершенно разных подхода: я имею в виду классическую физику и квантовую физику. До работ, выполненных нынешними нобелевскими лауреатами, исследователи были вынуждены выбирать один из этих двух подходов.

Преимущества классической физики состояли в простоте расчетов и в том, что она позволяла моделировать даже очень большие молекулы. Однако она не годилась для моделирования химических реакций как таковых.

Для этих целей ученые были вынуждены пользоваться квантовой физикой, однако такие расчеты требовали поистине колоссальной вычислительной мощности. Даже самые современные компьютеры могли справиться лишь с моделированием очень небольших, простых молекул".

Мартину Карплусу, Арье Уоршелу и Майклу Левитту удалось соединить, как бы свести воедино два, казалось бы, несовместимых подхода и разработать методы моделирования, в которых параллельно используется как классическая, так и квантовая физика.

Скажем, при моделировании взаимодействия молекулы лекарственного препарата с молекулой белка в организме пациента компьютер производит расчеты на основе квантовой теории в отношении тех атомов, которые непосредственно участвуют во взаимодействии, а поведение всей остальной белковой молекулы моделируется на основе классической физики.

Благодаря работам Карплуса, Уоршела и Левитта компьютеры являются сегодня не менее важным инструментом для химиков, чем традиционные пробирки и колбы. А компьютерное моделирование достигло уже такого совершенства, что способно надежно предсказывать результаты экспериментов.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь.