专访诺奖得主马丁·卡普拉斯：永远别在原地踏步

马丁·卡普勒斯是国家科学院、美国艺术学院的成员，荷兰科学院的外国成员和伦敦皇家学会的外国成员。他于1966年开始在哈佛大学担任教授，一直从事研究直到现在。

图片来源:北大国际部

■本报记者冯

"我喜欢三样东西:化学、摄影和烹饪."几天前，在北京大学化学研究所的一个会议室里，85岁的马丁·卡普勒斯在接受《中国科学日报》采访时说。

2013年，卡帕斯与迈克尔·莱维特和阿里·瓦尔谢尔一起获得了诺贝尔化学奖。他们获奖的原因是将“化学反应转移到网络空间”

作为兴趣的结果，在20世纪70年代，卡帕斯“深入”法国、日本和其他地方的许多著名餐馆，与厨师一起烹制美味的食物。也许是因为他的职业，他在烹饪食物时似乎是从“化学”的角度看待事物。

以最简单的食用鸡蛋为例，“蛋清和蛋黄由不同的蛋白质组成，因此它们有不同的味道和口感，这取决于烹饪时使用的温度。”卡帕斯说，“中国皮蛋也改变了鸡蛋的蛋白质含量。我非常喜欢这种味道。”

既然化学对食物也是不可或缺的，让我们一起进入卡帕斯和他的化学世界。

把电脑变成新的“试管”

人类周围的世界由原子组成，原子又构成分子。在化学反应中，原子改变附着位置形成新分子。然而，由于这一过程是在微观水平上进行的，许多反应仅在几微秒内发生，并且几乎不可能用传统的实验手段描述反应过程的每一步。

为了准确预测化学反应可能在哪里发生，需要基于量子力学的高级计算。分子的其他部分可以用较低复杂度的经典力学计算方法。正是因为卡帕斯和其他人在20世纪70年代成功地发展了量子力学和经典力学的结合，并使用计算机模拟化学反应过程，使计算机成为化学反应的新“试管”。

“计算机可以很快尝试不同的东西。他们做这些事情时不需要思考。”例如，卡帕斯说，“就像下棋一样，电脑可以提前10-20步预测，让你成为一名优秀的棋手。”实验中也是如此。计算机可以帮助你快速处理极其复杂的计算步骤。

在这种情况下，硅基“计算机”能超越碳基人脑吗？对此，卡普拉塞的回答是否定的。“有些人认为，当谈论机器人时，它们可能会成为科幻小说中的独立力量。”卡帕斯说，尽管计算机有强大的计算能力，人工智能现在发展迅速，但它们没有任何意识。人脑中有真正的神经细胞，可以产生意识。计算机没有这样的细胞，所以它只能模仿这种意识，不能创造它们。

在卡普拉塞看来，直觉在解决科学问题时非常重要。这也是他从他的导师和另一位诺贝尔奖获得者莱纳斯·鲍林(量子化学和结构生物学的先驱之一)那里学到的。“一些理论或想法突然出现在无意识中或通过推理获得。这是直觉。也许到目前为止，这是人脑和计算机之间唯一的区别。”他说人脑有无数的电路，而计算机没有。“你可能会说我保守或落后，但我认为这不会发生。”他补充道。

理论化学家回归生物学

"没有家庭，我的生活将是空虚的，即使我在科学上取得了成功。"卡帕斯在他的自传《天花板上的菠菜:理论化学家回归生物学》中写道。

卡帕斯的童年是在奥地利维也纳的一个叫格林津的村庄度过的，那里以高品质的红酒而闻名。然而，在1938年，因为德国入侵奥地利，他以难民身份逃到美国。“这一经历对我的世界观和科学道路产生了重要影响:它让我意识到，我应该停止在我已经熟悉的领域标记时间。这也让我专注于不同的研究领域，提出新的问题，学习新的东西。”卡帕斯说。

卡普拉塞很感激自己出生在一个追求进步的家庭。在他们到达美国的第一个夏天，他们家舒适悠闲的生活被抛在了脑后，他们陷入了一段时间的经济困境。结果，他的父母接受了再教育，同时在富裕家庭做帮手以维持生计。"我父亲在温特沃斯学院学习力学，我母亲在西蒙斯学院学习家庭经济学."他说，后来他的父亲进入一家飞机泵工厂担任质量检查员，在那里工作了20多年，直到退休。毕业后，他的母亲也在一家医院找到了一份营养师的工作。“但她仍在接受继续教育，直到65岁获得硕士学位。”

也是家庭的影响激发了卡普拉塞对科学的兴趣。他从父亲那里收到的第一件与自然科学有关的礼物是一台显微镜。“起初，我感到非常沮丧。它没有发出任何声音，也没有气味。但很快我就在沼泽、路边下水道和其他地方发现了各种微生物，所以我越来越喜欢这份礼物。”他说，“多年来，它一直是我个人的财富。因此，我对自然科学的兴趣可以说是从父亲的培养和母亲的鼓励中萌发出来的。”

正是在这种家庭环境的影响下，17岁的卡普拉塞于1947年进入哈佛大学。经过一年的学习，他放弃了当医生的初衷，最终选择了化学和物理，这在当时的哈佛大学是一个独特的项目。学生可以与不同背景的学科进行深入接触。“从哈佛大学毕业后，我决定去西海岸学习，但有一个两难的选择:是继续在加州大学伯克利分校学习化学，还是在加州大学学习生物学。”

在被美国理论物理学家和第一颗原子弹的首席技术官推荐后，罗伯特·奥本海默最终选择了生物学。因为奥本海默告诉他“黑暗中有一线光明”在那里，卡普拉塞遇到了他的导师波林，波林曾两次获得诺贝尔奖。"我的导师波林对我的科学研究有很大的影响."他说。

从那以后，他在伊利诺伊大学、哥伦比亚大学任教，并在离开英国牛津大学的博士后项目后最终回到了哈佛。同时，他在核磁共振波谱、化学反应动力学、量子化学、分子动力学计算和模拟等领域做了研究。提出了耦合常数与二面角之间关系的Kappas方程。“我去了不同的大学，因为我觉得陌生环境中的新同事可以让我在研究中保持创造性。”他是这么说的。此外，他还将这一理念融入了自己的职业发展计划，即每5年去一次学校，这样他就能保持对工作的热情，“这样我就能学习新事物，保持我的精神和头脑年轻”。

加强科学教育

现在，已经80多岁的卡普拉塞仍然坚持他的三个爱好。“现在，我们的孩子都长大了。如果没有会议或报告，我的妻子和我，以及我们聪明的狗围嘴，过着非常平静的生活。”卡普拉塞说，“我会在早上为我的妻子做早餐，运动后在家工作，想一些新的理论，并写一篇论文。”卡帕斯说，他目前正在研究蛋白质折叠，并追踪蛋白质折叠的路径。“在过去的十年里，蛋白质折叠的机理已经基本解决，但从氨基酸序列预测蛋白质结构的发展仍然是一个热门的研究领域。”

尽管美国目前在许多科学研究领域遥遥领先，但凯普莱特认为，对科学研究感兴趣的年轻人数量正在减少。其中一个原因与美国对教师职业的看法有关。他说:“在美国，许多人说，‘如果你不能做其他事情，那就做一名教师’，而教师的工资并不高，这表明教师没有受到足够的尊重。“所以现在许多美国科学家呼吁加强科学、技术、工程和数学方面的教育。

同时，他说生物学，尤其是生命科学研究，是一个非常复杂的领域，因此需要国际合作和共同创新。以人脑为例。现在在不同的国家有许多大脑项目和大脑工程研究项目。他说，例如，美国的一个团队正试图通过基因工程生产大脑透明的斑马鱼。“通过这种方式，我们可以用活斑马鱼来观察大脑中发生的事情，以及当大脑处于不同兴奋状态时，神经细胞是如何反应的。”他说。

现在，美国和欧洲已经开始大脑研究，中国正在酝酿，这表明所有国家都意识到这个问题的紧迫性。在未来，越来越多的数据将被大脑研究项目收集，这些数据将被合并成今天人们所说的大数据集。“多亏了这些大脑程序，我们将有希望在未来治疗阿尔茨海默氏病等疾病。例如，医生可以指出错误发生的确切位置，从而治愈或减缓这些疾病的发展。”卡帕斯说。

卡普拉塞最近还入选了中国科学院2014年“爱因斯坦讲座教授”项目。最近，他还与中国科学院网络中心签署了合作协议。“这是一个极好的机会。我们可以在这里进行大量的合作和交流，特别是在不同职业的年轻人之间。”卡帕斯指出，给年轻人提供从事原创和创新工作以及独立工作的机会非常重要。

中国科学新闻(2015-104第三版国际版)