2013诺贝尔化学奖：结合经典物理与量子物理方法

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迈克尔·莱维特:美国和英国有双重国籍。1947年出生于南非比勒陀利亚，1971年在英国剑桥大学获得博士学位。莱维特说，当他接到电话通知时，他正在睡觉，他的第一反应是“难以置信”，然后他非常高兴，就像喝了“三倍的浓缩咖啡。”“我以为我在做梦。从来没有人用我的手机给我打过电话。我通常只接收短信或电子邮件。起初，我认为对方打错了电话。”

阿里赫·瓦尔谢尔:美国和以色列拥有双重国籍。他1940年出生在以色列的一个集体农场，1969年在以色列雷霍沃特的魏茨曼科学院获得博士学位。美国南加州大学杰出教授。瓦谢尔在美国洛杉矶通过电话向在瑞典斯德哥尔摩接受诺贝尔奖采访的媒体记者发表了获奖感言，称他在半夜得知自己获奖时“非常好”，并期待着12月在瑞典领奖。

▲核心反应用量子物理学来解释，周围的原子用经典物理学来构造，而周围的溶液物质则更“模糊”，被视为均匀的电介质。

▲1972年，科学家花了两年时间模拟一种分子。如今，分子大小不再是问题，人们可以模拟整个反应。

▲三位获奖者进行了“开创性的工作”，将经典物理学和量子物理学结合起来，创造了新的方法。例如，当模拟药物如何作用于人体内的特定蛋白质时，计算机使用量子物理学来计算蛋白质中的原子与药物之间的相互作用，并使用经典物理学来模拟蛋白质的其余部分。

化学反应的计算机模拟三位美国科学家分享诺贝尔化学奖

2013年10月9日北京时间17: 45，瑞典皇家科学院将2013年诺贝尔化学奖授予美国犹太理论化学家马丁·卡普勒斯、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阿里赫·瓦尔舍尔，以表彰他们对多尺度复杂化学系统模型发展的贡献。

尝试用计算机代替真实实验

瑞典皇家科学院发布的新闻稿称:“过去，化学家使用塑料球和塑料棒来构建分子模型。”"现在，建模是由计算机完成的."

根据瑞典皇家科学院的说法，由于这项化学奖的研究，科学家们已经能够使用计算机来揭示神秘的化学反应。20世纪70年代，马丁·卡普勒斯、迈克尔·莱维特和阿里·瓦尔谢尔为理解和预测化学反应过程的计算机程序奠定了基础。反映真实情况的计算机模型已经成为化学中大多数新进展的关键。

为什么计算机模型与化学研究有关？化学反应以光速发生。在化学反应中，数以千计的原子不断改变它们的行为，分子链的构型、大分子和小分子的形状迅速改变。在百万分之一秒内，电子可以从一个原子跳到另一个原子。这种速度使得经典化学在发展过程中遇到瓶颈。也就是说，人们无法知道化学反应在每个角落有多微妙和迅速。

因为人力不能计算这个，计算机工程师试图将物理学家和化学家的计算模型改写成计算机程序，计算机帮助你计算和建模。

专业人士说，许多生物学家、工程师、实验物理学家和其他人需要证明或修改计算模型，以便理解分子和原子的真实外观和行为。

经典物理和量子物理的结合

卡普拉塞、莱维特和垫圈所做的开创性工作也是因为他们试图将牛顿的经典物理学与非常不同的量子物理学联系起来。

事实上，在此之前，化学家必须选择一个研究方向。

其中，经典物理学具有计算简单的优点，可以应用于大分子。然而，经典物理学的弱点是它没有提供模拟化学反应的方法。

为了实现这个目标，化学家必须使用量子物理系统进行研究。然而，通过这种方式，相关性计算需要依靠非常强大的计算能力，因此它只能应用于小分子。

今年的诺贝尔化学奖得主结合了两个物理系统的本质，吸收了适用于经典物理和量子物理的研究方法。

本刊/记者岳飞飞

帮助人类“看清楚”光合作用

开发新催化剂

当谈到使用诺贝尔化学奖的科学家的研究成果时，可以说他们的研究成果适用于化学的每一个领域，而那些“抽象”的存在可以用来通过计算机模拟一个模型。

人们发现，在三位科学家的研究工作的帮助下，自然界中的许多问题都得到了解答。例如，绿叶是如何进行光合作用的？催化剂如何加速化学反应？药物在人体内是如何工作的？

例如，为了模拟药物在体内如何与靶蛋白结合，计算机将通过量子理论计算靶蛋白中能够与特定药物相互作用的原子。大蛋白质的其余部分是用相对不太费力的经典物理方法模拟的。

更简单地说，化学反应的核心是由量子物理理论精确模拟的，而“周围”部分是由经典物理“推断”出来的。这样，整个化学反应就被模拟出来了。

在具体应用中，人们可以更有效地开发太阳能，优化汽车的燃烧过程，并发现新的工业催化反应。

诺贝尔奖与信息

2013年诺贝尔奖已于10月7日宣布。生理学或医学奖和物理学奖已经宣布。在9日公布了化学奖的结果后，10日宣布了诺贝尔文学奖的获得者。11日和14日，和平奖和经济学奖将陆续揭晓。

诺贝尔化学奖的总奖金为800万瑞典克朗(约合120万美元)，将由三位获奖者平分。

诺贝尔奖与数字

165人获得了化学奖

自1901年以来，已经颁发了105个诺贝尔化学奖。共有166人和165人获得了诺贝尔化学奖，因为弗雷德里克·桑格曾经获得过两次化学奖。

四名女性获得了化学奖

迄今为止，只有四名女性获得了诺贝尔化学奖。

一个人两次获得化学奖

莱纳斯·鲍林(Linus pauling)因其在1954年对化学键的研究而获得诺贝尔奖，并因其反对核弹地面试验的行动而获得1962年诺贝尔和平奖，成为唯一一位个人获得两项诺贝尔奖的人。尽管上面提到的弗雷德里克·桑格两次获奖，他还是和其他人分享了这个奖项。

最年轻的化学奖获得者是35岁

最年轻的诺贝尔化学奖获得者是让·弗雷德里克·约里奥·居里，他和妻子在1935年赢得了这个奖项，当时他35岁。最年长的化学奖获得者约翰.贝内特.芬恩在2002年获得该奖时已经85岁了。此外，截至2012年，根据官方统计，获得化学奖的平均年龄为57岁。

两项化学奖被拒绝。

历史上，诺贝尔化学奖曾两次被拒绝，但这不是获奖者自己的意愿，而是希特勒当局命令他拒绝诺贝尔奖。此外，一位获得生理学或医学奖的科学家也被迫拒绝。他们是理查德·库恩(1938年，化学)、阿道夫·布滕南特(1939年，化学)和格哈德·多马克(1939年，生理学或医学)。三人后来都获得了证书和奖牌，但没有奖金。

根据诺贝尔奖官方网站

诺贝尔奖与杂谈

“经典物理与量子物理的结合”……在瑞典皇家科学院对三位诺贝尔化学奖获得者的评价中，“物理”一词反复出现，这与近年来的规律是一致的。诺贝尔化学奖已经转变为“科学技术综合奖”，或者如一个科技网站所写:诺贝尔化学奖应该改名为“诺贝尔物理、化学和生物奖”，而这一次又出现了另一个计算机科学。

网友“物理大师”感叹:你不能获得诺贝尔物理学奖吗？没什么，有化学奖！你不能获得诺贝尔生理医学奖吗？没什么，有化学奖！如果你在学习农学，你将获得化学奖！化学奖无所不能。只有化学奖才能造福所有的生物，让所有从事综合管理的人都能获得诺贝尔奖！

的确，学科的整合给科学研究带来了新的突破。化学手段和方法可以用来解决生物领域的问题，物理工具可以用来帮助解决化学问题，从而模糊了它们之间的界限。本报综合科技网站统计了过去10年化学奖是如何“整合”的。

2003年细胞膜离子通道研究

2004年，发现了泛素介导的蛋白质降解生物

2005年，发展了有机合成中的复分解化学

2006年真核转录的分子基础研究

2007年固体表面化学过程研究化学

2008年，绿色荧光蛋白生物体被发现和改造

2009年，生物学研究了核糖体的结构和功能

2010年有机合成中钯催化偶联反应的研究化学

2011年准晶的发现物理学

2012年G蛋白偶联受体研究生物学

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