约翰·波普：教会计算机化学的人

在约翰·波普之前，想要了解分子行为的化学家必须进行实验。在他之后，化学家可以将分子输入计算机，并获得通常足以发表的答案。波普花费了五十年的时间，将量子化学从一种只能对氢原子进行精确求解的优雅理论，转变为可以应用于几乎任何事物的实用软件。1998年，诺贝尔委员会将一半的化学奖授予了他——表彰他一项他坚称直到最后其实都是数学的宏伟工作。

从萨默塞特到三一学院

波普于1925年10月31日出生在萨默塞特郡的伯恩海姆-奥，就读于布里斯托尔文法学校。1943年，他赢得奖学金进入剑桥大学三一学院，并于1946年获得学士学位。战争打断了平稳的学术生涯：1945年至1947年间，他在布里斯托尔飞机公司工作。他重返剑桥，并在约翰·伦纳德-琼斯（John Lennard-Jones）的指导下于1951年获得数学博士学位，论文研究孤对电子——即那些位于原子上未共享、却默默决定了分子大部分形状和反应性的价电子。

他的博士工作还对水进行了统计力学处理，后来的评价认为该处理“多年来一直作为标准”。这是一个特征性的早期信号：波普选择那些可以将数学结构强加于混乱的化学现实之中的问题。

剑桥、国家物理实验室与向西迁移

博士毕业后，他在三一学院担任研究员，并从1954年起在剑桥大学数学系讲课。1958年，他搬到伦敦，担任国家物理实验室基础物理部的负责人。次年，他与W. G. 施耐德（W. G. Schneider）和H. J. 伯恩斯坦（H. J. Bernstein）合著了《高分辨率核磁共振》（High Resolution Nuclear Magnetic Resonance）——这本教科书出版的时机恰逢核磁共振（NMR）成为定义现代结构化学的仪器。

随后迎来了决定性的转折。1961年至1962年在匹兹堡卡耐基梅隆大学的学术休假使他确信计算工作的未来所在，并于1964年永久迁往该处。他的余生都在美国度过，同时保留了英国国籍。1993年，他再次搬迁，前往西北大学担任受托人化学教授（Trustees Professor of Chemistry），这一职位一直保持到他去世。

使分子可计算

量子化学原则上描述了每一个化学键。但在实践中，一旦分子包含的电子超过几个，方程就会变得无法求解。波普毕生的工作是系统地构建近似值——即可辩护的、可检验的简化，使不可解的事情变得可解。

他开发了针对pi电子系统的帕里瑟-帕尔-波普（Pariser-Parr-Pople）方法，即控制芳香族和共轭分子行为的离域电子。随后，他在1965年通过CNDO以及随后的INDO近似将计算推向三维空间，每种方法都是用一定程度的严谨性换取了实际计算能力的巨大提升。

他更具影响力的举措是转向ab initio（从头算）方法——从基本原理出发构建计算，而不是拟合实验。通过使用斯莱特型轨道和后来的高斯型轨道，他成为高斯程序套件背后的驱动力，并合著了首个版本Gaussian 70。高斯做到了任何单一论文都无法做到的事情：它将量子化学交到了并非量子理论家的化学家手中。与此同时，他引入了“模型化学”的概念——坚持认为计算方法的定义必须足够精确，以便针对现实进行系统检验，而不是因案而异地调整。他的研究小组随后推出了Gaussian-1和Gaussian-2复合方法，将多项计算结合起来，达到了接近实验测量的精度。

与高斯的决裂

这个带有他名字的软件也产生了其职业生涯中最丑陋的一幕。波普于1991年离开高斯公司，此后，包括波普本人在内的知名科学家被禁止使用该程序。这起事件在量子化学界引起了相当大的争议，这一领域足够小，以至于这种分裂到处都能被感受到。波普的反应是构建一个竞争对手：离开后，他开发了Q-Chem计算化学程序。

荣誉

表彰从1948年的梅休奖（Mayhew Prize）开始并贯穿其整个职业生涯：1961年当选皇家学会院士，1970年获得欧文·朗缪尔奖，1988年获得戴维奖，1992年获得沃尔夫化学奖。1998年获得诺贝尔化学奖，与沃尔特·科恩共享，以表彰其在量子化学计算方法方面的贡献——这是一项不同寻常的奖项，因为它表彰的不是对自然的发现，而是一种质问自然的方法。2002年获得科普利奖章，2003年被册封为大英帝国勋章爵级司令（Knight Commander）。

私人生活

波普于1952年与乔伊·鲍尔斯（Joy Bowers）结婚；她于2002年因癌症去世。他自认是一名基督徒。他一生中也一直坚称自己与其说是化学家，不如说是数学家——理论化学家们礼貌地拒绝接受这种自我评估，反而认为他是该领域产生过最重要的几位人物之一。

去世与身后

他于2004年3月15日因肝癌在芝加哥逝世，女儿希拉里和儿子阿德里安、马克以及安德鲁幸存。2009年，他的家人将他的诺贝尔奖章捐赠给卡耐基梅隆大学，他关键的工作正是在那里完成的。布里斯托尔文法学校以他的名字命名了一间IT教室和一个奖学金；匹兹堡超级计算中心以他的名义命名了一台超级计算机——对于一个教会机器进行化学研究的人来说，这正是最合适的纪念碑。