Počítačová alchymie

Co mají společného transmutace prvků s počítačovými simulacemi a jak může alchymie vysvětlit fungování iontového kanálu nebo předpovědět účinnost léku? Řešení známe téměř šedesát let.

Počítače jsou mocný nástroj vědy. Je tomu tak už několik desetiletí a možnosti počítačů se neustále zlepšují. Umožňují nám studovat fenomény s velkým prostorovým rozlišením a v širokém rozsahu časových škál. Počítačové simulace mají jednu skrytou výhodu – nejsou omezovány přírodními zákony, nýbrž pouhou fantazií a dovednostmi programátorů, jež dávají počítačům, poeticky řečeno, duši. Při studiu biomolekul (např. nukleových kyselin nebo proteinů) nachází uplatnění podivná metoda. Zvláštní je v tom, že přestože žádný experiment nemůže zopakovat metodou daný postup, výsledná data jsou principiálně zcela přesná (tj. fyzikálně smysluplná) a vědecky užitečná. V češtině by se metodě mohlo říkat „alchymické mutace“ (angl. alchemical mutations).

Alchymie, prababička chemických věd a věd o přírodě vůbec, měla jednu velkou vášeň – transmutace prvků. Člověk si pod tím může představit přeměnu v podstatě čehokoliv ve zlato. Možná se čtenáři vybaví scéna z filmu Císařův pekař a pekařův císař (1951), kdy alchymista na dvoře Rudolfa II. kladivem „rozbíjí atom olova“ a suše konstatuje, že „záleží, jak se do toho třískne“.

Zřejmě prvním, komu se transmutace prvků opravdu povedla, byl ale až na počátku 20. století sir Ernest Rutherford, nositel Nobelovy ceny (1908) a člověk, jehož by v té době lidé nazvali spíše fyzikem než alchymistou. Roku 1919 v britském Manchesteru dokázal první jadernou reakcí přeměnit jeden prvek ve druhý, konkrétně dusík na kyslík, tedy prvek s protonovým číslem 7 na prvek s protonovým číslem 8. Nutno podotknout, že příroda tohle umí od nepaměti, ať už si za příklad vezmeme rozpad přirozeně radioaktivních izotopů v zemské kůře, nebo termojadernou fúzi uvnitř hvězd.

Atomy, počítač a mutace

S moderními biomolekulovými simulacemi stařičká alchymie úzce souvisí, transmutace prvků lze totiž provádět i v počítači – virtuálně. Nejprve je ale třeba si uvědomit, jak takový prvek v počítači vypadá. Ač se to může zdát troufalé, pro potřeby mnoha simulací biomolekul lze atomy definovat jako hmotné koule bez vnitřní struktury. Zapomeňme na elektrony, zapomeňme na kvantovou mechaniku s její Schrödingerovou rovnicí, atomy pro nás nyní budou jenom koule s určitými vlastnostmi.¹⁾