2017 年 10 月 28 日,2017 年未來科學大獎生命科學獲獎者、著名結構生物學家、清華大學施一公教授在未來科學論壇上,與一群青少年和觀眾們進行了一場關于科學和人生的對話。年輕人要不要選擇科研作為自己的事業?科研應該如何去做?怎樣才能成為一個優秀的生物學家?施一公教授向我們分享了他的想法,“科研圈”將其中一部分精彩內容整理出來,以饗讀者。
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本文轉載自“科研圈”。
一個人信仰的東西,遠遠重要于外界的看法和整個社會的輿論走向
施一公:我來自河南省東南部的一個小地方駐馬店,最后走出來了,所以從這個方面來講,我特別有感觸,也特別感慨,如果沒有這個大時代作為背景的話,也許我就在駐馬店了,這輩子也不會走出來。我在駐馬店生活了 11 年,既是我的家鄉,也我的故鄉,也是我感情最深厚的地方,不管到哪我都講我是駐馬店人。我在鄭州上了高中,1985 年到清華大學讀本科,在清華我提前一年畢業,四年以后,本來要走上工作崗位,后來決定出國留學。1990-95 年在美國東岸的霍普金斯大學拿了生物物理博士學位,然后做了兩年博士后,1997 年底去普林斯頓大學做助理教授,一直到我回國。決定回國是在 2006 年,在清華建實驗室 2007 年,到現在整整十年。這一路走來,大家覺得我肯定順風順水,但其實不是這樣的。
我一開始并沒有下定決心做學問,決定做學問、發現做學問的奧妙以后又特別感慨。因為我來自小地方,很多機會一開始并沒有,最后還是一點一點通過自己的努力得到了機會。所以特別有感觸。
我認為,一個人只要好好地把路走下去,總能達到目標。我是相信這一點的,現在在我的實驗室里、在我面對清華的學生時,我都會這樣叮囑他們:你自己心里想的、你信仰的東西,遠遠重要于外界別人對于你的看法和整個社會的輿論走向。這是非常關鍵的。
我的學生里邊有一位叫做柴繼杰的,本科在大連輕工業學院學造紙,他曾經走過的路非常崎嶇,但是他現在是一個有名的結構生物學家,我用他的例子給學生們講,你們只要自己不放棄自己的想法,你只要堅持下去,一定會達到你的目的,肯定會的。
問:我的一個同學特別喜歡學生物學,想把生物學當做自己將來的大學專業,但是周圍的人都說,這個找不到工作,放棄吧,別學了。他們因為這個多多少少有一些猶豫,您對這個現象怎么看,對于這些正在猶豫的同學們,有什么想說的?
施一公:這個問題正中下懷,我在不同的場合多次被問到這個問題,我反問你一句,你們將來學了生物或者學了任何一門科學,會吃不飽肚子,能夠缺衣少穿嗎?不會吧。我覺得我們是人,我們不是簡單的動物,吃飽了喝足了,如果不缺衣少穿,為什么要這么擔心少掙幾塊錢,多掙幾塊錢呢?我是覺得如果我們最后無論是學習也好,無論是研究也好,還是做什么也好,最后我們主要的著眼點是什么工作掙錢多,什么工作能夠生活得更富足,這個至少對年輕人來講,是太不可思議的狹窄了。
我在駐馬店上四年級的時候,沒有足夠多的食物,我那時的夢想之一,就是長大之后每天吃一個蘋果就夠了。當時怎么可以想像長大還有汽車開,每天都可以吃到肉,簡直是不可思議。但是即使在那個時候,我們覺得科學很偉大,覺得科學可以改變社會,可以讓中國富強,這種想法確確實實潛移默化地讓我想要做一點事情,做科學家,做工程師。其實就是這種動力,讓我們這一代人往前走。不知不覺,這個社會變得“現實”,現實到最后大家在比,沒有走入工作崗位之前,在中學、小學之前開始比,將來學什么掙錢多。所以我都 50 歲了,我也沒搞明白,為什么人在中學、在大學都想哪個職業掙錢多去學哪個職業,這不是一下就把自己定價賣了嗎?
我對所有選擇進入清華生命學院一年級本科生,每年都會給他們講一次,你們多少人覺得進了清華學生物以后,將來還會為柴米油鹽發愁?我覺得我從來沒有被這方面牽著鼻子走,從來不覺得。我有的時候覺得作為一個科學家,作為一個從事專業研究的人,這是我很自豪的一點。
舉一個例子,2002 年,我被普林斯頓大學晉升為終身正教授,我當年開的車還是兩門四杠 1.3 升的很小的汽車,我的車比夏利稍微便宜一點。但是美國東岸高速公路上,我開著我的小車超過大奔的時候感覺特別好,自豪感油然而生。從小到大我從來沒有覺得誰的錢多誰的地位高,第一次見到比爾蓋茨也沒有這么覺得——我很敬佩他,因為他把錢捐給窮人、社會,讓社會變得更美好。我并不是說不需要錢,也不是說錢是壞東西,但是錢是要拿來做事的,我只要相信我的事情能給社會帶來價值,能讓我實現自己的價值就行了,為什么還要去在乎賺多賺少呢?當然讓自己吃飽飯,穿暖衣服是必須的??墒怯械臅r候我不太理解這個社會,不是我不明白,而是世界變化太快了。
問:很多人說科學研究的本質是精確的推理和觀察得來的,但是也有人認為直覺是自然科學當中很重要的一個部分,請問您這么多年的研究當中,您覺得直覺對于您的研究有什么意義呢?
施一公:你問的問題很精彩,直覺和嚴謹推理究竟哪個更重要?我覺得對于自然科學,包括生物——可能其他的學科也一樣——直覺非常重要。但是直覺來源于什么呢?如果你沒有足夠的科學素養,我認為直覺是出不來的。一個嚴謹的科學訓練是所有直覺的基礎,我不信石頭里會蹦出孫猴子,經過非常多過去的訓練和知識積累,逐漸開始品味、感覺過去的知識,在這個融會貫通的過程之后,有一天突然之間思想火花碰撞,就會突發奇想。
很多人會分享這種感覺,科學研究帶來的這種喜悅,很難用任何其他的獎勵所代替。我相信我的學生都會有同感,我每次有一個新的發現、新的突破的時候,我這樣告訴我的學生,他們也會這樣想,也會這樣感受。我們在人類這個歷史上,第一個做這樣的發現,就是我們留給人類歷史,留給這個宇宙的一些印記,留給人類文明史的貢獻,所以我們每次有新的突破的時候,這種喜悅是無法用語言形容的,我經常跟同學說,這比中了彩票、中了獎感覺都要好一些。
我在清華總是對我們的清華本科生講,不要急功近利,不要太著急。我經常會遇到這樣的學生,給我寫信,因為我的親人得了癌癥,或者得了什么病,我一定要去做制藥研究,甚至有的同學在清華跟我說,不想學習了,想趕緊去制藥公司,其實對我來講,這也是另外一種急功近利。
前沿最尖端的制藥研究實際上完全來自于大學創新、研究所創新,我們的基礎研究,就是基礎研究創新,基礎研究的發現推動整個世界的發展,這是根本的。大家有的時候會特別重視應用研究或者簡單的最后一步,但是不要忘了所有的前提都是基礎,像蓋大樓,地基打不深,樓一定蓋不高一樣,完全一樣的道理。作為一線的基礎研究的科學家,我在 1997 年去普林斯頓大學做助理教授的時候,從來沒有想過與制藥公司有關系,就是做基礎研究的科學家。那時沒有想到我們 2000 年一篇發表在《自然》的文章被制藥公司發現,從那以后我們一點一點做到現在,做了 20 年。我認為,如果做生命科學的基礎研究,反而更加可以對制藥產生更加深遠的重大的影響,所以過去 20 年間,我也在給一些跨國制藥公司進行咨詢,指導他們進行制藥等等。其實也是想告訴同學們,其實基礎研究做好了以后,再參與醫學和制藥的研發,效果可能更加顯著,而不是急急忙忙先去。因為當時沒有把基礎打好去做藥,可能只能做邊角細碎的工作,反而擔當不了重任。
我們太喜歡管,太喜歡按計劃,太喜歡給一個框子框著學生
施一公:現在教育模式成績是巨大的,首先肯定一下。我相信大家都同意這一點,中國學生經過中學、小學培養以后,競爭力非常強,什么競爭力強,就是考試。我覺得我們中國中學生的平均水平在高三畢業以后,在世界上很可能是前列。
我們的教學如此嚴謹,如此發達和先進,使得我們的學生中學畢業以后平均水平非常高,大學畢業的時候平均水平也非常高。大家有的時候很納悶,為什么都這樣了,中國的科學技術還沒有領先于世界,中國的基礎研究還沒有領先于世界。其實這有個非常簡單的道理在里面,就是均值和方差的關系。
我們的教育模式比較單一,我們希望學生既不能太超前,也不能太落后,所以我們的均值非常高,但是方差很小,這反映在我們的大學教育、中學教育、小學教育。美國的學校恰好不是這樣的,他們是均值并不是很高,但是方差非常大。有的時候我在比較,比如比較清華大學和麻省理工。我個人認為,如果按照學生畢業生的平均水平,我懷疑我們本科生考試能力都超過 MIT。但是如果比較每個學科前五名,無論計算機、化學、生物、物理還是數學,我們可能就不占優勢了。我們的方差太小,均值非常高。這個問題可能跟我們的教育模式有關:我們太喜歡管,太喜歡按計劃,太喜歡給一個框子框著學生。
怎么解決這個問題,我也很躊躇、猶豫,對于一個社會來講,經常是對個體好的事情,對整體反而不好:人通過細胞凋亡除去有害的細胞,整體才能健康。公平和卓越是矛盾的兩個方面,過分強調公平會損害卓越,但是必須要強調公平。我非常支持高考,高考是唯一讓農村孩子、家境貧寒孩子,在山區的孩子,擺脫自己貧苦命運的途徑。但是高考一考定終身,大家意見很大。
在改革效果我不去評價,有些前沿省份開始分科,不選的科不去學了,進了大學以后,那些科的基礎知識很差,這對于大學來說是非常難做的。在受教育機會比較少的情況下,我們的人口比較眾多,又受非常濃厚的東方文化影響,怎么樣鼓勵創新是一個社會性問題,不是一兩個人、一個部門能解決的,需要一個社會的思考和整個文化的改變才能夠實現。
問:生命科學和其他科學有什么不同呢?要想成為一名優秀的生物學家應該具備什么樣的品質?
施一公:這個問題非常大,有什么不同可以回答半個小時,具備什么品質可以回答一個小時。生命科學和其他科學很不一樣,以下是我個人的觀點,供大家批評。數學和物理是方法,數學是抽象思維,物理是物質道理,如果極端一點講,我認為世界上自然科學研究的方法主要有兩種,就是數學和物理。有人會較真,計算機呢?是數學和物理?;瘜W呢?是物理的極致。物理有量子物理,可以解釋幾乎所有的東西,化學反應不過是量子物理的一個變異。生物學是一個大領域,比如做生物學的所有實驗,比如做基因組學研究,要測序,測序技術是物理技術,是儀器。在我的世界里,在我比較粗淺的理解里,數學、物理、化學、計算機等等是方法,而生物是一個巨大的海棉,物理進來產生生物物理,化學、數學進來產生生物化學、生物數學以及生物信息學,生物對所有自然科學的基礎學科都有巨大影響。
《科學》周刊提出的 125 個科學問題,超過一半是生命科學范圍問題,數學、物理、化學、天文地理是另外一半。怎么樣成為好的生物學家還是科學家都很容易:學好任何一門知識,或者有任何好的技能,都可以成為好的生物學家。
70 年代的分子生物學革命,因為物理學家引起的,80 年代、90 年代的生物數學、組學革命,主要是計算機和數學進來的,現在材料科學、工程科學進入生命科學,正在引發下一輪革命。對生命本質建設不斷地發生,一浪高過一浪往前發展,學好數理化走遍天下都不怕,但是最重要的應用還是在生命科學上。
我在河南省的時候生物比較差,數學物理還不錯,化學比較一般,我最驕傲的是數學和物理。我的生物底子很差,為什么選擇學生物?84、85 年的時候,我記得省實驗中學老師說,將來是生物化學的世紀,我當時特別激動,當時我在想,化學合生物一結合,生物化學,是不是將來有生物物理、生物數學、生物計算機、生物工程,當時我沒有聽說過,都是自己瞎想的,當然都已經出現了。我對科學感興趣,沒有對生物特別熱衷,很喜歡數學,但沒有選擇數學系。學生物以后,拼命地想學好,因為沒有打好基礎,興趣不足,造成很多困難,我在清華在我的生物系同學里是比較差的。出國的時候,包括到國外,我的生物成績也是比較差的,我在 90、91 年的時候,生物學成績經常勉強及格,為了拿到獎學金,只好去數學系、物理系選幾門課拿滿分,直到后來才一點一點出感覺。我后來到博士三年級、四年級的時候,出了一點感覺,才發覺原來生物這么回事。當時沒有人告訴我生物是一個領域,數學是一個方法,如果知道這個區別的話,我會更快一點,我老想拿數理思維想生物學問題,不完全是這樣的,所以我走了不少彎路。
我直到博士四年級以后,才對生物產生濃厚興趣,才堅持下來,一旦有興趣以后,加上我認為生命科學確實是很偉大、很了不起,一發而不可收拾,現在回都回不去了。
施一公與參與對話的嘉賓和青少年合影
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