Bytes at test tubes: the emergence of computational quantum chemistry

Abstract

The emergence of computational methods in quantum chemistry, from their introduction in the late 1950s, until their acceptance and use as a primary exploratory tool in the 1980s, replacing gradually and partially experiments in chemistry, is traced. Four are the main arguments. Firstly, to preserve the autonomy of computational models from experiments, quantum chemists used rhetorical strategies that tended to overstate the relation of their models with theory and un-derstate the way they were guided by experiment. However, empirical elements were intro-duced indirectly in model-building. Secondly, alliances with organic chemists were crucial for disseminating computations and pictorial representations helped understand abstract theoreti-cal entities, like orbitals. Thirdly, it will be claimed that in the 1970s, evaluation methods of the performance of models became a fundamental part of computational modeling in quantum chemistry. Fourth, the epistemological and institutional status of the new methods, called "com-puter simulations", was uncertain and became the object of negotiations and sometimes con-troversies between computational chemists and traditional bench chemists. Quantum chemical computations challenged the monopoly of the experimental method in chemistry. Finally, the new methods were accepted in the 1980s as complementary to conventional experimental methods.

Στην διατριβή μελετάται η ανάδυση των υπολογιστικών μεθόδων στην κβαντική χημεία από την εισαγωγή τους στα τέλη της δεκαετίας του 1950 έως την αποδοχή τους ως κύριο ερευνη-τικό εργαλείο τη δεκαετία του 1980, αντικαθιστώντας σταδιακώς και μερικώς το πείραμα. Τέσ-σερα είναι τα κύρια επιχειρήματα. Πρώτον, για την διαφύλαξη της αυτονομίας των υπολογιστι-κών μοντέλων από τα πειράματα, οι κβαντικοί χημικοί χρησιμοποίησαν ρητορικές στρατηγικές οι οποίες έτειναν να υπερτονίζουν την σχέση των μοντέλων με την θεωρία και να υποβιβάζουν το γεγονός ότι καθοδηγούνταν από το πείραμα, παρόλο που εμπειρικά στοιχεία εισάγονταν εμ-μέσως στην διαδικασία συγκρότησης των μοντέλων. Δεύτερον, οι συμμαχίες με οργανικούς χη-μικούς ήταν καθοριστικές για την διάχυση των υπολογισμών ενώ η εικονογράφηση βοήθησε στην κατανόηση αφηρημένων οντοτήτων όπως τα τροχιακά. Τρίτον, θα υποστηριχθεί ότι την δεκαετία του 1970 οι μέθοδοι αποτίμησης της απόδοσης των μοντέλων μετατράπηκαν σε θεμε-λιώδες κομμάτι της υπολογιστικής μοντελοποίησης στην κβαντική χημεία. Τέταρτον, το επιστη-μολογικό και θεσμικό καθεστώς των νέων μεθόδων, που γενικά αναφέρονταν ως υπολογιστι-κές προσομοιώσεις ήταν αβέβαιο και μετατράπηκε σε αντικείμενο διαπραγματεύσεων και ενί-οτε αντιπαραθέσεων ανάμεσα στους υπολογιστικούς χημικούς και τους παραδοσιακούς πειρα-ματικούς χημικούς. Οι κβαντοχημικοί υπολογισμοί αμφισβήτησαν το μονοπώλιο της πειραματι-κής μεθόδου στη χημεία. Τελικά, οι νέες μέθοδοι έγιναν αποδεκτές κατά την δεκαετία του 1980 ως συμπληρωματικές με τις συμβατικές πειραματικές μεθόδους.