פרופ’ אריה ורשל בראיון לאתר הידען: “תמיד הסתפקתי בנוסחה הראשונה בספר, ואותה הכנסתי למחשב”. חלק ראשון בסדרה

בעידן הטרום ממוחשב היה צורך בתיאור הפיסיקה של מערכות מולקולריות על פני ספר שלם של נוסחאות, פרופ’ ורשל בחר להתעלם מהם ולתת למחשב לעשות את העבודה ובזכות פיתוחים אלה זכה בפרס נובל לכימיה

בעידן הטרום ממוחשב היה צורך בתיאור הפיסיקה של מערכות מולקולריות על פני ספר שלם של נוסחאות, פרופ’ ורשל בחר להתעלם מהם ולתת למחשב לעשות את העבודה ובזכות פיתוחים אלה זכה בפרס נובל לכימיה. הוא מתגעגע לתקופת הלימודים בטכניון ובמכון ויצמן ומספר על החוויות המדעיות מהתקופה ההיא ובראיון לאתר הידען הוא מספר שלקח לו המון זמן לעכל שזכה בנובל, וכי חשב שאחרים (שפיתחו תחומים אחרים בכימיה) יזכו ולא התחום שהוא היה ממייסדיו יחד עם שני הזוכים האחרים, פרופ’ מיכאל לויט ופרופ’ מרטין קרפלוס.

איך הרגשת כשנודע לך על הזכיה בפרס נובל?

“הרגשתי כמובן טוב מאוד אחרי שוידאתי שזו לא מתיחה אחרי ששמעתי מבטא שבדי. עדיין אני מעכל את זה. הייתי מאוכזב אם אחרים היו מקבלים ואני לא.

דובר רבות על המחקר שלך במכון ויצמן אבל את התואר הראשון עשית בטכניון. מה למדת שם?

פרופ’ ורשל: “למדתי מה שקראו אז מדעים-כימיה. בשנה השלישית היה לי פרויקט עם יחיאל שליטין, פרופ’ לביוכימיה בטכניון, למדוד קינטיקה מהירה של אנזימים. חשבתי שאעשה את זה בעזרת מכשיר של תהודה מגנטית גרעינית (NMR) כשאף אחד עוד לא עשה את זה ולצורך הפרויקט שינינו את אחוז המלחים בתמיסה וזה צריך לשנות אנרגיות אלקטרוסטטיות וזה לא שינה. רק שנים אחר כך הראיתי כי התגובה נובעת מאפקטים אלקטרוסטטיים בתוך האתר הפעיל אך העובדה שלמלחים החיצוניים אין כל השפעה על האלקטרוסטטיקה בתוך האתר הפעיל נובעת מכך שההשפעה ממוסכת בידי המים ואין משמעות הדבר שאין השפעה אלקטרוסטטית בתוך האתר הפעיל.

עוד בנושא באתר הידען

• הדיווח הראשון על הזכייה
• העברת הניסויים למרחב הממוחשב
• הקשר של הזוכים למכון ויצמן

“את העבודה שעשיתי עם שליטין הוא רצה לפרסם ב-Israel Journal of Chemistry. זה היה יכול להיות מאמר טוב אבל היה איכפת לי. היום אני מצטער כי זה היה מאמר טוב. האמת גם שלא ידעתי כל כך טוב אנגלית.”

“התעניינתי באנזימים וגם למדתי פיסיקה עם הפיסיקאים ולימד אותנו קלמן אלטמן, מרצה פנטסטי והוא תמיד היה מדבר על פונקציית גל אסימפטוטית, ו-Impact Parameter. לקחתי את הקורס שלו בתור תוספת והוא הראה שאם מסתכלים אחרי שההתנגשות קרתה יש פתרונות פשוטים. הבטחתי לחבריי כי אפתור את פונקציית הגל האסימפטוטית עבור האנזימים.”

“עבדתי בתור סטודנט קיץ במחלקה להנדסת קרקע בטכניון אצל פרופ’ רפי מוקדי (שנהרג מאוחר יותר במלחמת ששת הימים ושל שותפו בנימין צור (הם היו מומחים לממברנות חצי חדירות להשקיה). נתנו לי לחשב ידנית את קבוע הדיפוזיה – כלומר, כמה מהר המים עוברים דרך הממברנה שניסינו לבנות. לקחנו חימר, שמנו על זה משהו שמכסה את החומר ומדדנו בתא לחץ את מהירות הזרימה. היו לי אלפי מספרים ואחרי חיבור במחשבון במשך שמונה שעות יצא מספר שהוא התוצאה. זו הייתה עבודת הקיץ הכי טובה שהייתה לי בטכניון, בוודאי לעומת עבודה בפיניציה. באותו זמן התחלתי לדבר עם מומחים למחשבים. באותה תקופה כבר היו מחשבים שקיבלו קלט באמצעות סרט, בדיעבד הבנתי שמחשב היה יכול לעזור במשימה הזו ולקצרה בהרבה”.

ואיך הגעת למכון ויצמן?

“ניתן לומר שהגעתי לשם באופן די מקרי. החלטתי לבוא למכון ויצמן ולעבוד אצל שניאור ליפסון שהיה המנהל המדעי בגלל שקראתי עליו מאמר בעיתון (הייתי קורא “למרחב” כי הייתי מהקיבוץ המאוחד, אבל יכול להיות שאת הכתבה המסוימת הזו קראתי ב”מעריב”) היה כתוב שהוא המנהל החדש של המכון ושהוא מקיבוץ תל עמל (היום ניר דוד), שזה שלושה קילומטרים קילומטר משדה נחום ושהוא נוסע על אופניים. באתי אליו הוא אמר שהוא לא לוקח תלמידים אבל שכנעתי אותו לקבל אותי.”

הייתי במקום הנכון בזמן הנכון ולא תפוס עם רעיונות אחרים

בהמשך מספר עוד פרופ’ ורשל על השתלשלות העניינים במכון ויצמן: “באותו זמן החליט פרופ’ ליפסון כי הוא עובר למחשבים. הוא עבד בצורה אנליטית על תחום המכניקה הסטטיסטית – מעברים בין צורות הסלילים השונות של החלבונים. הוא פיתח נוסחאות לזה בלי מחשב ובשנת 1965 הוא החל לנסות לחשב את המבנה וההתנהגות של מולקולות אורגניות במחשב. המשכתי פרויקט שהחל בו מרדכי ביקסון, והחלטנו לנסות את השיטה על לקטמים, שהן תרכובות בעלות ארבע, חמש, שש או שבע טבעות הכוללות קשר פפטידי יחיד – כלומר מולקולה קטנה שפועלים בה אותם הכוחות כמו בחלבון. תוך כדי עבודתי ראיתי שאי אפשר להשתמש בתיאור מולקולות שהיה מקובל באותה תקופה: בתור קשרים וזוויות כי תוכנית המחשב נעשית מסובכת מדי. אם יש לך טבעת כל קשר תלוי בקשרים האחרים, תמיד תהיה טעות. בדיוק היה שם מחשב הגולם והחלטתי לבדוק אם אפשר לחשב את הכוחות רק בהסתכלות על מערכת הצירים הקרטזית (X,Y,Z). ההחלטה התגלתה כטובה, משום שבמקום אלפי שורות קוד מסובכות ניתן להסתפק בשורה אחת. הכל נעשה מאוד פשוט ויכולתי לבדוק את זה בעזרת נגזרת נומרית – לקחתי את האטום והזזתי אותו קצת ימינה וקצת שמאלה ויכולתי לבדוק אם הנוסחאות שבדקתי נכונות. מאוד עזר לזה מחשב הגולם שבזכות חיים פקריס הפיק תוצאות בדיוק של 18 ספרות.”

בשלב מסויים במחקר החלטתי שיהיה טוב לחשב ויברציות של מולקולות, כך שנוכל לראות עד כמה המודל שלנו של המולקולות פועל בהתאם לחישוב שלנו (הרעיון היה לחשב ולצפות בתנודות באורח עקבי) הראיתי כיצד ניתן לצמצם את הבעיות של ויברציות של מולקולות לכדי שורה אחת במקום ספר שלם. ליפסון לא האמין בזה, אבל המחשב היה השופט ובדיוק פרצה מלחמת ששת הימים. היות וחסכתי זמן בזכות הפיתוח הזה, הספקתי לסיים את המאסטר בחצי שנה, ואז הופיע מייק לויט. מייק היה (ועדיין) מתכנת מעולה, ובזכות זאת, התוכנה שכתבנו היתה יעילה ואלגנטית בהתחשב במגבלות המקום שהיה אז לאיחסון נתונים באותם הזמנים. כתבנו תוכנה שמתבססת על הקואורדינטות הקרטזית שאפשרה לחשב מבנה חלבונים. כל הקשיים שנבעו מכך שהחלבונים מכילים טבעות וקשרים התלויים אחד בשני – נעלמו. מכאן והלאה ניתן היה לשאול כל שאלה, להתחיל רק מהנוסחה הראשונה בספר ואת היתר ללמד את המחשב ולא לנסות לכתוב נוסחאות מסובכות שהיו נחוצות כשלא היה מחשב. הניסיון הזה עיצב את המחשבה המדעית שלי.”

בסוף 66 התחלתי את התואר השני וסיימתי אותו ב-1967. את הדוקטורט סיימתי ב-1969.

איך זה שהדברים הכי טובים מגיעים בשלב מוקדם של קריירה?

פרופ’ ורשל: “בניגוד למתמטיקאים שנדרשים לכל כך הרבה חוכמה שנעלמת בגיל 26, אני חושב שזה היה פשוט עניין של עיתוי, שבדיוק אז ניתן היה לראשונה לשאול כל שאלה את המחשב ולקבל תשובה. אם זה היה קורה כשהייתי בן 35 יכול להיות שלא הייתי עוסק בכך כי כבר הייתי תקוע במשהו אחר.

באיזו שפה תכנתת?

“בניגוד למייק לויט, לא למדתי שום דבר חוץ מפורטרן והחברה’ במרכז המחשבים במכון כולל אמיר פנואלי ז”ל תמיד אמרו שפורטרן זה פאסה. יש PL1 ואחרים. עדיין אני מתכנת בפורטרן ועמיתים שבאים ורוצים לכתוב ב-C פלוס פלוס אבל מתרשמים מכך שפורטרן היא שפה טובה ובזכות כך השתמרה.”

בחלק הבא: מעבודה צדדית לפרס נובל – המחקר על הפיסיקה הקוונטית

תודה לד”ר משה נחמני על עזרתו בהגהת המונחים הטכניים בכימיה.

אתר הידען ידווח משבוע הנובל בשטוקהולם. בין היתר הדבר יתאפשר בזכות השתתפותכם בפרויקט מימון ההמונים הישראלי Headstart שעלה הערב (ה’). לדף הפרויקט