30歲以下30位精英：透過量子力學改進化學研究

一年一度的林道諾貝爾獎獲得者大會將眾多科學頭腦匯聚到德國博登湖畔。每年夏天在林道，數十位諾貝爾獎得主與來自世界各地的數百名年輕研究人員交流思想。雖然諾貝爾獎得主是萬眾矚目的明星，但年輕的隊伍本身也是一個成就斐然的群體。在今年以物理學為重點的會議召開之前，我們將介紹幾位30歲以下的有為參會者。以下是30位系列報道中的第18位。

姓名：羅伯特·帕裡什
年齡 23
出生地：邁阿密
國籍：美國

目前職位：佐治亞理工學院研究生
教育背景：佐治亞理工學院機械工程學士

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您的研究領域是什麼？
我應用量子力學來模擬分子中電子的運動，使用計算機。這種型別的精確模擬提供了計算機化學預測，關於分子是否可能成為良好的候選藥物、反應催化劑等。

是什麼吸引您進入物理學，特別是進入這個研究領域？
我一直著迷於從天氣模式到宇宙演化等現象的美麗複雜性，都源於一個簡單的控制方程，可以用一頁或更少的內容寫完。在我的工程學本科學習中，我瞭解到困難的部分是求解這些方程，並且我發現自己很擅長找到新的近似方法來加速這些解。在我研究的所有方程中，量子化學的電子薛定諤方程無疑是最困難的，因此也是最有趣的。

您認為自己10年後會在哪裡？您有具體的研究目標，或者您真正想要解決的特定問題或難題嗎？
10年後，我希望成為一名教授。思考一個真正棘手的問題，每週7天、每天24小時思考，靈活的工作時間（儘管每週100小時！），並擁有令人驚歎的朋友作為研究合作者，即使不付錢給我做這件事，我也願意培養這種生活方式。至於研究目標，我對壓縮演算法來處理電子的相關運動非常感興趣。如果可以設計出一種有效的方案，我們就可以對像蛋白質這樣大的化學系統進行完全量子力學的模擬。這將使許多化學發現從實驗室工作臺轉移到計算機上，就像計算流體動力學徹底改變了飛機的設計方式一樣。

您的科學英雄是誰？
哥倫比亞大學和前貝爾實驗室的霍斯特·施特默，他發現了分數量子霍爾效應。我在高中時看過他關於奈米技術的演講，他顯然非常享受每天上班，而這種熱情自然而然地促成了一個驚人的發現，這給我留下了深刻的印象。還有我的父親傑克·帕裡什，他是一位飛行氣象學家，在美國國家海洋和大氣管理局研究颶風。作為一位非常務實的科學家，他可以飛入颶風中用肉眼觀察，並收集到與超級計算機模擬一樣多的資訊。這提醒我，我研究的所有漂亮的數學最終都應該歸結為有用的東西。

您的夢想研究或實驗是什麼？如果您有無限的資源，您會進行什麼樣的研究？
我這個領域的有趣之處在於，我們已經知道如何精確地求解任何系統電子的運動，但我們需要指數級的計算機時間才能做到這一點。我們經常開玩笑要寫一篇題為“使用時間機器精確求解電子薛定諤方程”的文章，我們將一臺工作站送回大約1.5億年前，然後在昨天去取回模擬結果。

除了物理學之外，您最喜歡哪些活動？
我非常喜歡旅行，並期待在林道會議之後參觀德國和奧地利的一些地方。此外，作為一個佛羅里達人，我在亞特蘭大經歷了嚴重的沙灘戒斷反應，我期待找到某個地方重新獲得我在博士後期間的風帆衝浪技能。

您希望從今年的林道會議中獲得什麼？
流行文化似乎常常認為科學是在凌晨 3:00 由一位穿著白大褂的孤獨研究生在實驗室工作臺上苦幹完成的。雖然我當然也曾在綠底黑字的 C++ 原始碼視窗前度過無數個夜晚，但我所有最好的想法都來自與朋友喝啤酒聊天。林道是一個結交這樣朋友的好機會，他們最終可能會成為同事。特別是，我希望有機會與許多在與我自己的領域正交的領域工作的年輕科學家和諾貝爾獎獲得者交談。在工程學本科畢業後在化學領域取得成功之後，我堅信思想常常可以從一個領域跨越到另一個領域，而林道是實現這一目標的完美場所。

您特別期待在林道會見或學習哪位諾貝爾獎獲得者？
在過去的兩年裡，我花了大量時間編寫一種名為密度泛函理論的方法的程式碼，沃爾特·科恩因該方法於 1998 年獲得諾貝爾化學獎。他在該方法上的發展在過去 25 年中引起了電子結構理論的復興，但我們越來越意識到某些化學系統的驚人失敗。我非常有興趣直接聽取他對我們如何糾正這些錯誤的看法。