Aktuální číslo:

2019/10

Téma měsíce:

Sesuvy

Klasický, nebo kvantový atom?

 |  5. 12. 2013
 |  Vesmír 92, 706, 2013/12

Položit správně otázku patří k základním dovednostem vědců. Ti úspěšní umějí obvykle na otázky zároveň i odpovědět. Co vlastně Švédská akademie věd letos v oblasti chemie ocenila? Nejuznávanější vědeckou cenu udělila trojici vědců, kteří především v sedmdesátých a osmdesátých letech minulého století položili základy počítačových simulací, a to hlavně tím, že se tehdy uměli sami sebe správně zeptat.

Odůvodnění Nobelovy ceny, letos udělené Martinu Karplusovi, Michaelu Levittovi a Ariehu Warshelovi, je několikastránkové a kariéra oceněných zahrnuje velké množství objevů a dílčích vědeckých pokroků v oblasti simulací. Může být proto poněkud obtížné identifikovat ono důležité. Nejen v mediálním světě je dobře, když lze oceněný objev trefně a úderně pojmenovat. V tomto případě má pojmenování zkratku QM/MM a stojí za ním dokonale zvládnuté vědecké řemeslo.

Počítačové simulace využívané chemiky lze rozdělit do dvou velkých podoblastí podle toho, jak moc detailně se snaží popsat realitu. Pozorovatelnou realitu až do přelomu 19. a 20. století spolehlivě popisovaly Newtonovy pohybové zákony, jež byly základem klasické mechaniky. Poté, co se zjistilo, že v malém měřítku vypadá realita zcela odlišně, bylo potřeba vybudovat teorii novou, kvantovou. Všichni tři letos ocenění pánové se měli teprve narodit, když byl formulován základní kámen kvantové mechaniky (QM) – Schrödingerova rovnice.

Pro její komplikovanost nebylo možné ji použít k řešení typicky chemických otázek týkajících se molekul. Někoho napadlo zapomenout na strukturu atomů, nestarat se o protony a elektrony a popsat atomy jako hmotné koule klasického chování. Pro určitý typ problémů takové přiblížení reality plně postačovalo a dodnes postačuje. Nazýváme je molekulovou mechanikou (MM).

Ale chemie je přece jen věda o vazbách mezi atomy, a tady vystupují orbitaly a v nich elektrony, jež na sebe vzájemně působí. Proto bychom bez detailního popisu subatomární struktury při studiu chemických reakcí jen stěží uspěli. Přibližné řešení Schrödingerovy rovnice v počítači nalézt umíme.1) Bohužel drastickým omezením QM přístupu je velikost studovaných systémů. Schrödingerova rovnice je pro velké systémy příliš složitá a její použitelnost se omezuje na molekuly do sta atomů a děje v plynné fázi.

Nyní vidíte 31 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Chemie
RUBRIKA: Nobelovy ceny

O autorech

Zdeněk Herman

Michal Kolář

Doporučujeme

Zhasněte světla!

Zhasněte světla!

Pavel Pecháček  |  7. 10. 2019
V důsledku technologického pokroku i rostoucí lidské populace stále přibývá míst, která jsou v noci vystavena umělému osvětlení (někdy...
Negativní dopady sesuvů

Negativní dopady sesuvů

Jan Klimeš  |  7. 10. 2019
Hlavním důvodem studia sesuvů jsou působené škody na majetku a v extrémních případech i ztráty na životech lidí. Přesto jsou objektivní a...
Odkrytá skrytá tvář Měsíce

Odkrytá skrytá tvář Měsíce uzamčeno

Pavel Gabzdyl  |  7. 10. 2019
Po celou dobu existence lidstva nám Měsíc ukazoval jen přivrácenou polokouli. Pouhých 60 let (od října 1959) známe díky ruské sondě Luna 3 i...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné