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庄小威:独立研究者的道路

已有 14673 次阅读 2012-9-15 14:27 |个人分类:科学新闻杂志|系统分类:人物纪事|关键词:庄小威,美国科学院院士,独立研究| 美国科学院院士, 独立研究, 庄小威

庄小威:独立研究者的道路

 

在庄小威的人生字典里,专心的态度、通过科研训练获得与众不同的长远眼光,以及敢于选择难度大且有深远意义的课题坚持下去,是三个关键词。

 

本刊记者 易蓉蓉

 

书桌边,父亲正在教一个小男孩物理。父亲问:“一杯水放在桌子上,这个水杯受了多少力?”这是一个普通的初中物理问题。

“有水和水杯的重力,桌子还有个支持力。”男孩说。

“你还能不能想出来其他的力?”父亲问。

“没错啊,就这两个力,一平衡它就不动了。”男孩答。

一旁的妹妹在玩,没仔细地听,却插了一句嘴:“空气对水杯还有个作用力。”

父亲大喜,道:“这孩子尚未上学,竟有几分学物理的天分。”

其实,长大后小女孩已不记得当时她是否真的知道空气是什么,只是因为父亲是空气动力学教授,猜到提出的问题肯定跟空气有关,于是就这么作答。

这位小女孩就是庄小威,日后她不仅踏进了物理学的殿堂,而且成长为美国科学院现在最年轻的院士。

 

做科学家“很省事儿”

“我父母是大学教授,他们做的挺有意思的,还经常自得其乐。我爸经常对他做的东西有一种扬扬得意的满足感,我觉得我也可以有这种满足感。”庄小威说。

庄小威的父亲庄礼贤、母亲朱仁芝都是中国科技大学的教授。她对科学的兴趣深受父母的影响。

痛恨死记硬背的庄小威打小便被物理学的严谨推理之美所吸引。

15岁的庄小威考上了中国科技大学少年班。在大学里,她花了很多工夫,力图把每一个物理定律摸得清清楚楚,绝不放过一点点细节,甚至发展到近乎病态的程度。于是,并不在意分数的她,“一不小心”四大力学课程都考了满分,这个传奇纪录至今在科大仍然无人打破。

19岁大学毕业时,父亲建议她去旧金山读书,因为不用转机。庄小威选择了加州大学伯克利分校。博士阶段她听取杨振宁的建议,选择了实验物理方向,并很快喜欢上了光学。

杨振宁在信中告诉小威,实验物理组里的一些仪器坏了,同事踢一脚,仪器变好了;而他自己踢一脚,那些仪器反而变得更糟了。自觉在此方面无天分的杨先生想以此告诫小威,实验物理非常重要。

      25岁时,庄小威一路顺风顺水,毫不费力地拿下了加州大学伯克利分校的物理学博士学位。

庄小威经常自嘲“一根筋”,她从小就认定自己要做科学家,因为这“很省事儿”,而不是企业家、政治家、航天飞行员,“改来改去怪麻烦的”。

 

哭了整整一天

庄小威觉得自己很幸运,从一开始就确立了毕生的志向。然而,在她成长为科学家的道路上,却并不省事儿。

1997年,庄小威的导师华裔科学家沈元壤鼓励表现不错的她找教职。

斯坦福大学物理系学术委员会给庄小威打电话:“我们对你非常感兴趣,准备给你一个位置,但还需要写一份书面材料给物理系主任,需要你提供一些更详尽的信息。”以为得到这份教职已是板上钉钉的她开始自我膨胀,心想“我同学还在斯坦福做博士后,我就已经是助理教授了!”

谁知道,刚上天,却又要入地。两天后,那位斯坦福的老师又给庄小威打电话,说她没有博士后经历,建议到斯坦福做博士后,2~3年内可以跟任何教授合作,来证明自己。

这个打击来得太突然了,伤心的庄小威哭了整整一天。之所以哭,也是因为对自己的自满生气。想明白后的她挣扎着打电话拒绝了很多教职邀请。其中一位系主任非常愤怒,质问小威为什么不接受。庄小威说自己还没准备好。

“当时,我只要做教授的风光,其实并不知道自己要做什么!”庄小威静下心来反思,擦掉眼泪,将过去的成功和失败都抹掉,一切从头开始。

 

独立研究者

“两弹一星功勋奖章”获得者、中国科协名誉主席、中国科学院前院长周光召总是强调,20世纪重要的生命科学进展很大程度是因为物理学家参与进来。

美国华裔物理学家、1997年诺贝尔物理学奖得主、美国能源部部长朱棣文也鼓励物理学家进入生命领域。

经历挫折之后,庄小威选择加入朱棣文在斯坦福大学的实验室,并转向了此前毫不了解的生物学领域。

而事实上,这是一个偶然的决定。庄小威在回顾这一转折时说,当时自己“想做点新的东西”,朱棣文问她要不要做生物,她就说“Why not?”。

此后便是近3年蛰伏的沉寂。

大学没学过生物课的小威,甚至不知道DNARNA的区别是什么。同事曾善意地开玩笑说DNARNA只有一字之差。然而,初生牛犊不怕虎,从此小威凭借无知无畏闯入生物学。但头两年几乎仅仅限于摸索和辛苦的试探,没有任何结果。

朱棣文经常否定小威提出的一些自认为重要的命题,但也会给她一些非常有见地的建议。当谈起这些,庄小威边说边扬起眉毛模仿起自己导师(朱棣文)生动的表情和深邃的眼神,忽然她忍俊不禁,自己先笑了出来。

“沈先生教给我质疑的能力,培养了我严谨的科学态度;在朱先生的实验室,我学会了提出有科学价值的问题,选择有意义的题目。”庄小威说。

正是这样的经历,带给了庄小威交叉的思维。庄小威用自己擅长的光学去“看”浩瀚的生物世界,并逐渐成长为一个独立的研究者,发现并解决重要的问题。

结束自己的博士后生涯之后,她收到哈佛、加州理工、麻省理工、耶鲁、普林斯顿等7所大学的邀请。而庄小威选择了国人熟知的哈佛大学。

在哈佛,庄小威选择重要、有难度、有风险的课题,以至于头两年并不顺利,申请基金也很困难,当然也免不了哭鼻子。

天道酬勤。2006年,年仅34岁的庄小威成为哈佛大学化学与化学生物、物理学双科正教授,并建立了以自己名字命名的单分子生物物理实验室,带领20多位科研人员,用单分子及超高分辨率成像方法研究生物课题。这样大的规模在“烧钱”的生物医学领域很罕见。

 

求仁得仁

庄小威开展的研究,是要探明生物体系中单个分子或单个粒子的运动表现。长达10年的物理学根底赋予她敏锐而重要的直觉,带领她创造性地将带荧光的分子标记物附在病毒上,当用激光照射时,标记物会发射出特殊的彩色光。

用这种方法,借助显微镜,庄小威跟踪了单个病毒的行为,也跟踪了诸如蛋白质和核糖核酸片断这样的单个分子行为。

借此,她还一举拿下2003年度全美“麦克·阿瑟天才奖”,成为第一位获此荣誉的华人女科学家。

庄小威的成就便是突破光学衍射极限的STORM荧光成像技术,使得光学显微镜分辨能力提高20倍,接近纳米尺度,能够表现组织或细胞更加细微的结构,极大地推动了亚细胞微观结构的研究。STORM荧光成像技术在转让给尼康公司后,基于该技术生产的荧光显微镜已经上市。

庄小威坦陈:“在科研领域搭建关系网络并不是最重要的,在博士和博士后阶段更应该专注于课题研究,成功的研究成果一定会引起别人的关注,功到自然成。”

在庄小威的人生字典里,专心的态度、通过科研训练获得与众不同的长远眼光,以及敢于选择难度大且有深远意义的课题坚持下去,是三个关键词。

2012821日,庄小威回到中国,成为北京大学第二位“大学堂”顶尖学者,此前的一位是诺贝尔物理奖得主、普林斯顿大学教授崔琦。

当天,一身浅蓝色衬衣、黑色长裤,留着一头短发、素面朝天的庄小威,走进水泄不通的会场,与北大学子分享自己的科学人生。

讲演开始,她立刻从朴素的邻家女孩变成自信的科学家,在宽阔的讲台上自如地走着。她神情生动,用词准确优雅,语调流畅自如,浑身上下散发出一种单纯和专注的美。■



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