觀看2D圖像和視頻并不會(huì)給人帶來(lái)乘坐過(guò)山車時(shí)緊張刺激的感覺(jué)，更不會(huì)讓人仿佛置身于不可能前往的分子世界。但是當(dāng)佩戴上VR設(shè)備，人們甚至可以觸摸到蛋白質(zhì)或者碳納米管，這種感覺(jué)真是讓人上癮。

這并不是一個(gè)游戲，通過(guò)VR我們可以進(jìn)入分子世界，它向我們展示了大自然的種種物質(zhì)是如何構(gòu)成的，人們可以逐漸領(lǐng)悟納米系統(tǒng)的真諦、研究病菌對(duì)于抗生素的耐藥性，這還有助于解決神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的醫(yī)學(xué)難題。

2013年，皇家學(xué)會(huì)研究員David Glowacki博士為Alexa Morales準(zhǔn)備了VR頭顯和兩個(gè)手柄，讓Morales用一種全新的方式嘗試在工程納米系統(tǒng)中完成任務(wù)。當(dāng)研究人員將分子撞到一起時(shí)，甚至可以將頭伸進(jìn)他們留下的彗尾去評(píng)估振動(dòng)的細(xì)節(jié)。

“使用手柄抓住一個(gè)分子，然后試著將它扔向我?！盙lowacki說(shuō)到。幾分鐘后，他稱贊Morales擁有很好的“化學(xué)直覺(jué)”，也就是對(duì)這個(gè)世界如何運(yùn)作的直覺(jué)感受。這個(gè)應(yīng)用是Nano Simbox的VR版，由Glowacki創(chuàng)辦的Interactive ScienTIfic(iSci)公司基于交互式分子動(dòng)力學(xué)創(chuàng)建的，它使得體驗(yàn)者置身于分子世界，擺弄分子。這讓普通用戶和科學(xué)家一樣對(duì)化學(xué)有更直接的感知。

Glowacki的研究團(tuán)隊(duì)近期發(fā)表了一篇論文，描述了他們使用VR對(duì)交互式分子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，VR使得他們可以在“真實(shí)”模型上獲得化學(xué)直覺(jué)，實(shí)時(shí)并準(zhǔn)確反映納米世界的真實(shí)動(dòng)態(tài)。Glowacki希望論文的發(fā)表可以鼓勵(lì)成千上萬(wàn)的研究人員借助VR去進(jìn)行研究。Nano Simbox VR體驗(yàn)不僅是為研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家打造的，還可以供高中生甚至僅僅是對(duì)分子世界感興趣的人使用。

使用VR探索分子學(xué)的收益

根據(jù)Glowacki及其合作者的說(shuō)法，了解導(dǎo)致帶電粒子相互作用的無(wú)形力量對(duì)于理解化學(xué)和設(shè)計(jì)納米結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。然而化學(xué)和生物學(xué)是如此深?yuàn)W，前人花費(fèi)難以衡量的時(shí)間精力去獲得成果，如晶體學(xué)家多蘿西霍奇金1945年證實(shí)了青霉素結(jié)構(gòu)，沃森和克里克構(gòu)建了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。

到了20世紀(jì)80年代，人們便開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)模擬分子模型，而VR的出現(xiàn)，允許我們向更深的層次去發(fā)現(xiàn)和探索。

Glowacki有兩種塑料材質(zhì)的分子模型。他說(shuō)道：“這些模型的缺點(diǎn)在于它不會(huì)給你任何反饋，而現(xiàn)實(shí)是整個(gè)世界都在不停地運(yùn)動(dòng)?！盫R的真正力量在于你可以看到它們?nèi)绾芜\(yùn)作，它們?nèi)绾伪憩F(xiàn)以及它們?nèi)绾卧谧匀唤缰凶鞒龇磻?yīng)?！?/p>

根據(jù)Glowacki的說(shuō)法，這款VR應(yīng)用做了三件事。 首先，它帶來(lái)了沉浸式的體驗(yàn)，讓人不受干擾。其次，它讓人們得以感受現(xiàn)實(shí)世界無(wú)法看到的另外一個(gè)世界，完全不同于現(xiàn)實(shí)生活的世界。第三，它使學(xué)習(xí)和研究社交化，類似于一個(gè)團(tuán)體通過(guò)對(duì)復(fù)雜對(duì)象的仔細(xì)觀察然后互相分享經(jīng)驗(yàn)。這是一個(gè)基于云端的應(yīng)用，體驗(yàn)者可以在不同的地點(diǎn)同時(shí)體驗(yàn)并進(jìn)行分享。

Glowacki認(rèn)為VR可以讓人們更好地獲得知識(shí)，還要?dú)w功于這種體驗(yàn)方式符合人體工學(xué)，它讓人們可以更好地“體驗(yàn)認(rèn)知”。他說(shuō)：“觀察我的學(xué)生在VR中的表現(xiàn)，非常有趣，他們與VR的互動(dòng)更多的是使用整個(gè)身體去操作，而不是像以往一樣一動(dòng)不動(dòng)坐在電腦前面。”

Glowacki的愿景是普及VR，讓人們對(duì)科學(xué)有更豐富的理解，無(wú)論是剛開(kāi)始學(xué)習(xí)化學(xué)的高中生還是試圖治愈疾病的研究人員。