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菠菜、天花板与诺贝尔奖:Karplus教授的科学传奇 精选

已有 5451 次阅读 2024-2-1 11:00 |个人分类:心得体会|系统分类:科研笔记

导读:去年夏天我去波士顿访问时,拜访了我的博士后导师Martin Karplus教授。他问我知不知道他的自传《天花板上的菠菜》(Spinach on the Ceiling),我以为他是指在综述期刊上写的同题目自述(Ann. Rev. Biophys. Biomol. Struc. 35, 1-47 (2006)),便回答说,知道。第三天访问波士顿大学时,师兄John Straub告诉我,《天花板上的菠菜》是一本2020年出版的书!师兄顺手从书架上拿出来,翻出其中一页,半开玩笑地说,“还有关于你的一页呢,我还没有这样的待遇”。当时我来不及买,让女儿帮我买了,前几天才到手,利用周末的时间把书读完了,有感而发!

 

《天花板上的菠菜》这个标题隐藏了一个故事:Karplus小时候因为不喜欢吃菠菜,反抗母亲的要求,把菠菜泼到了天花板上。由此可见,小时候的他是一个非常有主见、“不听话”的孩子。Karplus把这个事件作为自传的标题,充分体现了他认为独立、有主见的重要性。无论是科研还是生活,都必须建立在质疑的基础上,不能人言亦言、人行亦行,唯唯诺诺,一味顺从。书中有多个例子反映了他的这个人生态度。例如,他获得诺贝尔奖的原因,根据诺贝尔委员会的通知,是由于他在“复杂化学系统的多尺度建模”(量化计算与分子力场的混合)上的贡献。但他觉得自己在“分子动力学在生物上的应用”这个方向上的贡献更大,被诺贝尔委员会忽略了,所以他决定在诺贝尔讲座上,不讲诺贝尔委员会命题的“复杂化学系统的多尺度建模”,而是主要围绕着“分子动力学在生物上的应用“展开。

 

咱们中国文化强调孩子在家里要听大人的话、在学校里学生要听老师的话、长大成人在单位里要听领导的话。孔夫子的君君臣臣、父父子子,董仲舒的三纲五常,一直是中国文化的一部分。不追根究底、顺其自然,这也许是现代科学没有在中国率先启动的原因之一。回国之后,一团和气是主流,很少能够看到尖锐的科学讨论,这并不利于原始创新的发展。因此,家长千万不要嫌弃不听话的孩子,长大说不定能拿诺贝尔奖呢!也希望中小学教育能够教导孩子们怎样质疑、提问、独立思考,鼓励个性的发展,创新的思维,而不是一味要求听从。有教无类,因材施教,实现人才的多样化才是发展的根本。

 

Karplus教授出生于奥地利维也纳的一个富裕的犹太家庭,由于受到纳粹的迫害,散尽千金,全家逃到了美国。在这个世代为医的家族里,他原先的目标是做医生。高中的课外鸟类观察以及与科学家的交往,激发了他对科学研究的兴趣。其中,哈佛教授Donald Griffin认为只有有了结论性的证据(conclusive proof)才能发表文章的严格要求影响了他,使得他后来在科研上坚持追求细节、不放过任何疑点、争取获得尽善尽美的结果。他的坚持,也影响了他身边的人。我在Karplus教授课题组做博士后期间,他对我的文章的要求,也让我养成了对所有文章的质量从严把关的习惯。习惯养成,非常重要。愈早养成优良的科学习惯,对科研传承助益越大。因此,让一部分初高中生尽早接触科研、学习科研精神、养成探究习惯,将使他们一辈子获益。国际高中文凭(IB)学校要求每个学生完成一篇长论文(Extended Essay,EE)就是一个很好的方法。我们深圳湾实验室成立了一个科普中心,与附近高中合作,积极支持、开展高中生科研实习项目,对幼小学生也进行简单科学实验和观察。培养后代、造就他人也是实验室影响力的一大体现。

 

在书中,Karplus教授还有一个每五年换一个地方的计划。他觉得通过更新环境,认识新人,可以保持心智年轻,不断创新。他去UIUC(伊利诺伊大学香槟分校)做助理教授期间,曾经有机会转去哈佛大学做助理教授,但是在哈佛大学从助理教授升为终身副教授的成功率极低,他的哥哥就因为在哈佛大学物理系没有拿到终身教授的位置,转去加州大学伯克利分校做终身副教授。所以在UIUC工作五年后,他决定先转去哥伦比亚大学做终身副教授。在哈佛大学转为终身副教授的要求之一,是至少发表一篇能够影响10年以上的、划时代贡献的论文。他认为他在UIUC发现的、在核磁共振方向的Karplus方程以及H+H2反应的准经典计算可以达到这一点,而这两个工作正是后来他被邀请去哈佛做正教授的原因。他不断换地方的计划潜移默化地影响了我。我过去的“流浪”经历(从中国合肥到纽约长岛、南加州、北卡,再到波士顿)竟也与这个观点异常契合。以至于我离开哈佛后,也是几年换一个地方(美国布法罗、印第安纳波利斯,澳洲黄金海岸,现在到深圳),时空变换,受益匪浅!

 

值得一提的是,Martin Karplus在上大学之前,一直生活在他优秀的哥哥Robert Karplus的“阴影”下。但这个弟弟后来的科学成就超过了在伯克利分校做教授的哥哥,这应该跟哥哥从小的榜样力量和帮助是分不开的。遗憾的是,他的哥哥由于心脏病在1982年就离开大学教职。1990年,63岁的Robert Karplus就去世了,非常可惜。

Karplus教授对生物方面的理论计算工作在高影响杂志发表难的问题,也耿耿于怀。计算预测如果是新的,会因为潜在的预测错误的风险而被拒稿;如果与已知实验结果一致,又因为实验结果已经揭晓,欠缺新颖性。他提到,Honig和他预测的retinal的结构工作,尽管有很好的评审意见,却因为没有实验证据被拒。他不得不打电话去找Nature Editor来挽救,最终成为了他的第一篇Nature文章。无独有偶,他书中提到的我的一篇Nature文章(也是到如今我唯一的一篇),也是靠打电话救回来的。正如他所说的,这篇文章对我获得布法罗助理教授的工作起到了决定性作用。高影响杂志论文对找工作的重要性不言而喻,这是我们要面对的一个很遗憾的现实。毕竟在一所大学里的小同行不多,大同行只能根据杂志发表的容易程度来衡量。我最有影响力的工作,不是那篇Nature文章,而是在名不经传的Protein Science这个专业杂志上发表的蛋白质统计力场函数DFIRE,有超过一千次的引用。我们深圳湾实验室,特别是我们系统与物理生物学研究所,在招聘研究员的时候,为了弥补所内专家研究领域的局限性,尽量找国内外的小同行专家来一起面试,对设想的创新性、研究的独特性和领域的先进性来全面、专业地衡量。

 

书中对我的工作的介绍

Karplus教授提到,在90年代时,因为经常被提名,他曾经每年都关注诺贝尔化学奖的揭晓,但后来就放弃了。因为他认为自己在70年代的主要贡献由于时间太久,不太可能获奖了。2013年,当他得了诺贝尔化学奖之后,哈佛同事E. J. Corey教授(1990年获奖者)来祝贺说,Karplus的运气好,83岁才得奖,比他多了25年的安静、快乐科研的日子。这不是讽刺,是真心话。给科学家安静的时间做科研,这正是国内现在亟需改进的地方。追求各种有年龄限制的、与收入挂钩的“帽子”,异化了这些“帽子”的本意,阻碍了科学家把最大的精力放在科研上,而不是在各种“帽子”和行政杂事中浪费不必要的时间与精力。此外,Karplus对摄影、烹调情有独钟。我曾经有幸在他法国的家中访问时,吃过他亲手烧的菜,的确比一般的西餐好吃。书中提到法国蜗牛必须饿一周才能烹调,真让我大开眼界!想想国内的田螺,抓到就烧,哪有那么多的讲究。

 

我已经很久没有读科学家的传记了。在中国科技大学做大学生的时候读得比较多,但那些传记往往不是科学家本人写的。可以说,《天花板上的菠菜》是第一本我读的、科学家自己写的传记。虽然我受过他五年的直接指导和熏陶,读后还是收获不小,相信年轻的同学和正在奋斗的青椒们应该也会受益。

2023年9月的合影



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