元素周期表的物理本质及其思想启示

早在20世纪20、30年代建立量子力学的过程中，从自由原子的外形必须是球状的事实出发，单凭对称性的分析即群论就已经把元素周期表的本质完全回答清楚了。具体说来，属于Lie群的球对称就把原子中单个电子的状态约束在球谐函数或其线性组合之中。从那时候起，“化学不再是单纯实验科学”的时代悄悄来临；“化学有化学的规律”那种排斥物理学的观点开始失去影响力。既然可以预期未来不可能制备出非球状且相对稳定的自由原子，因此就不可能指望元素周期表在未来有本质的改变。

重述热力学第一、第二定律——数学美的直白体验(下)

杨振宁先生一再推崇Dirac教授关于物理理论的"数学美",认为那是理论的最高境界。试图通过重述热力学第一定律及Carathéodory对第二定律的深入认识,让读者具体体验热力学理论中直白、朴实、简约的数学美。Clausius发现熵要靠Carnot热机实验;而Carathéodory却可以抛弃Carnot热机,仅仅依靠热力学内禀的数学关系同样得到了熵。这说明没有任何理由可以无视或割断物理与数学的内禀联系。

“化学不再是纯实验科学”

最近,瑞典皇家科学院决定将1998年诺贝尔化学奖授予美国科学家科恩(Walter Kohn)和英国科学家波普尔(John A.Pople),以表彰他们在量子化学领域作出的开创性贡献。科恩发展了电子密度泛函理论,波普尔发展了量子化学计算方法。当前,量子化学在化学和分子物理的各个分支领域广泛使用,使人们更好地了解物质的内部结构。科恩和波普尔的贡献对于整个化学至关重要。

评《周易科学观》对元素周期表的解释

徐道一先生的<周易科学观>一书,据书评者说:"畅论了<周易>和现代自然科学的联系,综合会通了近十年国内外关于<周易>与现代自然科学的关系的各种论著,更提出了自己的独到见解,……可以说是十年来的科学观点研究<周易>的丰富成果的一次总结".[徐道一1992,序]徐道一先生自己介绍:<周易科学观>的"第三、四、五章用大量、可靠的现代科学资料从天、地、生、数、理、化综合研究等方面来论述<周易>的一些基本概念".[徐道一1992,前言]他认为:"从根本上看来,<周易>‘尽宇宙之妙,通天人之际'".[徐道一1992,2页]他更认为,正确区分东方科学技术的精华和糟粕的问题中,"核心问题之一是对<周易>的评价".[徐道一1992,239页]

计算机近期还难以企及的能力——评AlphaGo之后的人工智能

要想知道人工智能到底能干什么,应该先问人可以教会计算机干什么,有没有计算机不学就独自会干的事儿。科学进入现代的重要标志是理论物理学的建立。本文以理论物理中的近似与理想模型、思想实验、佯谬和对称性的运用为例,又通过对人工智能十大算法的分析,指出目前的人工智能仅仅是单纯的归纳推理,就是一只＂罗素鸡＂的智能。尽管这只＂鸡＂原则上记忆力无比强大,可以做到在统计学上正确的一切工作,但那与物理意义上的正确绝不是一码事。要热情欢迎人工智能时代的降临,更要看到人工智能真正的原动力来自科学。

重述热力学第一、第二定律——数学美的直白体验(上)

杨振宁先生一再推崇Dirac教授关于物理理论的“数学美”,认为那是理论的最高境界。试图通过重述热力学第一定律及Caratheodory对第二定律的深入认识、让读者具体体验热力学理论中直白、朴实、简约的数学美。Clausius发现熵要靠Carnot热机实验;而Caratheodory却可以抛弃Carnot热机,仅仅依靠热力学内禀的数学关系同样得到了熵。这说明没有任何理由可以无视或割断物理与数学的内禀联系。

评自然国学论者对科学界“还原论”的指责

自然国学论者宣称：“20世纪后半叶，西方文明陷入重重困境，世界科学与文化的根本观念发生巨大转折。”[刘长林、徐道一等2001]自然国学论者把当代科学指责为“还原论”，他们说：“由西方发展起来的近代科学以探索自然界之简单性为主，因而还原论成为科学和科学方法论的核心。”[刘长林、徐道一等2001]他们认为“西方人喜爱分析，侧重研究事物的有形实体和物质组成部分，

含氟农药的比较分子场分析研究

用比较分子场分析(CoMFA)方法对112种含氟农药分子的生物活性及毒性同时进行了定量构效关系研究.用78个化合物作为训练集,以距离比较方法(DISCO)确认的药效团为叠合规则构建CoMFA模型,发现影响活性的立体场与静电场的贡献分别为60.4％和39.6％,影响毒性的立体场与静电场的贡献分别为59.2％和40.8％.药效模型与毒效模型在交叉验证时的相关系数平方(R^2)分别为0.652和0.611,非交叉验证的R^2分别为0.982和0.977,方差比F(8,69)值分别为463.6及362.9,活性和毒性的标准偏差-极差比s/Δγ值分别为3.6％和2.9％.,表明模型具有较好的自预测能力.对测试组34个化合物进行了活性和毒性的预测,活性与毒性预测的标准偏差-极差比s/Δγ值分别为10.4％和6.4％.最后,还建立了一个由97个化合物构建的扩大的模型,各种统计量得到了进一步提高.并预计了一个活性较高且毒性很低的新化合物.

皂甙的三维定量构效关系研究

针对目标分子柔性大的特点,在比较分子场分析(CoMFA)方法中采用交叉验证相关系数平方R^2引导的构象选择法.对12个皂甙分子的生物活性进行了三维定量构效关系研究.探讨了几种探针对构效关系结果的影响,并选择了一种较合理的“复合”探针方案.应用该复合探针构建CoMFA模型,发现影响药效的立体场与静电场的贡献分别为40％和4O％,其它能量项的贡献为20％.该模型交叉验证的相关系数平方R^2为0.653,非交叉验证的R^2为0.991,方差比F(4,7)值130.195(即置信度99％以上),活性预计的标准偏差与极差比(s/Δγ)为4.2％,表明模型具有较好的预测能力.根据该模型,预计在指定位置添加位阻较大的基团活性值提高将会比较明显.

抗小麦赤霉病类含氟农药的3D-QSAR研究

用CoMFA方法对一组含氟农药分子的抗小麦赤霉病活性进行了定量构效关系研究.发现影响药效的立体场与静电场的贡献分别为90.3％和9.7％,立体场的影响是占主导性的.该模型非交叉验证的相关系数(r^2)为0.991,F值是297.524,标准偏差(S)为0.015,表明模型具有较好的预测能力.根据该模型,设计并预测了几个新的化合物,其活性都在0.96以上,经过研究表明在预测结构的某些位置添加位阻较大的基团,活性提高比较明显.

科学殉道者玻尔兹曼

意大利物理学家切尔奇纳尼(C.Cercignani)教授所著《玻尔兹曼——笃信原子的人》一书,是一本激动人心的科学家传记。读罢掩卷深思,感慨万千:为什么科学如此昌盛的今天.人们居然几乎把玻尔兹曼(1844—1906)这位科学巨匠给忘了呢?竟然在他不幸自尽身亡后92年的1998年。才由牛津大学出版了关于他的第一本有份量的传记。

q^2引导构象选择CoMFA方法研究HIV-1 RT抑制剂

对未知受体结构的药物设计其主导方法CoMFA来说,柔性目标分子的多种构象造成了问题的复杂性.本文介绍交叉验证参数R^2(q^2)引导的构象选择CoMFA方法,选择化合物的最佳构象.将一组47个HIV-1 RT抑制剂进行有、无构象选择的CoMFA分析来作评价.根据化合物的活性、毒性、选择性指数(毒性/活性比)等实验数据构建得到的模型,其交叉验证参数q^2为0.7以上,非交叉验证的相应参数为0.94以上,最后,还经过试验集化合物验证该模型的预测能力,置信度(1-α)>0.99.

电负性、硬软酸碱新认识

对于化学家来说,电负性、硬软酸碱是十分熟悉的两个基本概念。无论在考虑合成一个化合物,或是考虑一个分离方案时,化学家总是先从对象的电负性和硬软酸碱行为如何来分析问题,制定实验步骤。电负性的概念 1932年著名的化学家鲍林(L.Pauling)

异喹啉类化合物抑制肥大细胞脱颗粒活性的3D—QSAR研究

对一组抑制肥大细胞脱颗粒的异喹啉类化合物的活性及毒性进行了3D-QSAR研究,采用距离比较法(DISCO)得到了它们的药效团模型,通过选择不同的叠合方式,建立了相关性很好的比较分子力场分析(CoMFA)模型,其交叉验证参数Rcv2分别为0.654和0.662,非交叉验证的相关系数分别为0.990与0.983,通过查阅统计量F表,表明活性及毒性模型的置信度都大于99%,显示模型具有较强的预测能力.并在此基础上进行了新活性先导化合物的设计,得到了预测活性高以及预测毒性低的新结构,合成实验正在进行之中.

一种新的De Novo生物活性分子设计方法

由药效团进行虚拟活性结构生成与3D-QSAR模型相结合,筛选出有前途的结构多样性的化合物,并从中寻找活性先导化合物,是一种新的分子设计方法.采用这种方法对抗小麦赤霉病类含氟农药进行了研究,共生成了53个虚拟活性结构,通过3D-QSAR模型筛选出其中10个活性较高的结构,在活性最高的化合物基础上进行了结构修饰,得到了活性更高巨毒性较低的理想化合物.研究结果表明这种方法能突破原模型化合物结构模式的局限,可以找到结构新颖的活性先导化合物,是一种非常有前途的分子设计方法,而且具有较高的筛选效率.

化学:20世纪的辉煌及其前途

人们常说"21世纪是生物学的世纪",甚至已有这样的倾向:基础研究如果不同生物沾边,几乎难于得到支持.

Sulfonylurea类ALS/AHAS抑制剂作用方式的分子对接研究和新抑制剂的虚拟筛选

采用Dock5和Autodock3的组合,从乙酰乳酸合成酶(ALS)的晶体结构出发,对五个磺酰脲分子和三个类磺酰脲分子与ALS的相互作用方式进行了详细的分子对接研究,并结合对ALS与氯嘧磺隆(类磺酰脲)共结晶的复合物晶体结构的分析得出了一个简化的药效团模型,与前人利用其它手段得到的药效团模型一致.结合此药效团模型并根据sulfonylurea类分子与ALS的作用机理,我们对425个具有不同除草和杀虫作用的已知农药和ALS进行了分子对接研究和筛选,从中发现了一些可能对ALS有抑制作用的农药分子.此结果可以很好地解释这类农药的结构和活性的关系,对设计、开发新ALS抑制剂的先导化合物提供依据和指导.

几个超分子体系中非常规键的AIM分析

对五个含氟分子自组装形成的晶体进行了AIM(AtomsinMolecules)分析,观察到、并定量地描述了这些晶体中大量存在的氟原子相关的非常规弱相互作用力;并且找到一个完全由F…O弱相互作用主导的超分子自组装晶体.

111号元素命名为roentgenium

2004年11月1日国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)执行局在斯洛文尼亚的布雷德市召开第80次会议，正式批准将原子序数111号元素命名为roentgenium，符号Rg。

INDO近似下包含d、f轨道的定域化分子轨道方法

研究了当基组包括d、f原子轨道时,保证INDO方法具有旋转不变性的两种方法——估算全部杂化积分和权重平均库仑交换积分。导出了INDO近似下Edmiston-Rue-denberg能量定域化方法的LCAO计算公式,建立了相应的计算程序并对程序的使用进行了考验和说明。