我的前辈朋友顾凡及老师[good]
我问他戴的是什么眼镜,他回答:这是在《读书人》录科普视频时为了说明双眼竞争,带的一付红蓝眼镜,这样我的知觉就在一个红色世界和蓝色世界之间来回翻转。这眼镜本来是为看立体图用的。
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永远在路上:一位米寿科学家的精彩多边跨界人生
江明院士创办的《旦苑晨钟》公众号
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这位是我们敬佩的前辈,二次退休后奇迹般地创造了他事业的高峰。他的一生都在跨界探索,从复旦数学系到中科大生物物理教研室,再到复旦生命科学学院计算神经科学教授,退休后又成为脑科学科普作家。年轻时感悟“边缘无人区”的科研真谛,受贝时璋院士等名家大师启发;退休后笔耕不辍,写下多部畅销科普著作、译著,屡获嘉奖。本文既是复旦大学退休教授顾凡及的回忆录,更是一部跨界探索的启示录。米寿之年,他依然在路上,用文字点燃更多人的科学热情和下一代的好奇火种。
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作者简介:
顾凡及,男,1961年毕业于复旦大学数学系。毕业后先后在中国科学技术大学和复旦大学生物物理教研室任教,2004年退休。退休前为复旦大学计算神经科学教授(博士生导师)。退休后,主要从事有关脑科学的科普创作和翻译工作,至今已出版科普著作11本,译作5本,短篇八十多篇。作品曾获得包括2017年中国好书、2019年上海市优秀科普图书、2017年上海市科技进步奖三等奖,2022年上海科普教育创新奖成果奖一等奖、2023年上海市优秀科普作品等十多个奖项,曾获得2018年上海市科技进步奖三等奖(科普人才)、上海市优秀科普作家称号、2013年国际认知神经动力学大会成就奖等多个奖项。
他现在是上海市欧美同学会留美分会顾问、中国大百科全书生物物理条目编委会副主任、科普公众号《返朴》编委和《科学画报》杂志科普顾问委员会委员。
永远在路上
顾凡及
江明院士委托我的老朋友林凤生教授约我为他主办的《旦苑晨钟》公众号写一篇回忆性文章。我和江院士虽然素未谋面,但他的大名我是早就知道了的,又是校友,他热心推动科普事业,而这正是我退休后的“主业”。盛情难却,硬了头皮接了下来。所以说是“硬了头皮”,这是因为《旦苑晨钟》推送的多是科学背后的故事,而坦白说,我虽说在职时总和科研打交道,但是直到退休却没有留下多少带有自己印记的成果。反倒是退休后通过反思自己的不成功(姑且不说是失败吧!)和学习先贤的成功故事,领悟到个中原因。从而在科普上做得比科研要好一点。想到在工作时有幸结识的一些前辈的风范,只是当时自己未能领悟,直到现在才意识到自己错过了多少机遇!
步入交叉学科的殿堂
1961年我从复旦大学数学系毕业后,分配到中国科技大学工作,大概因为我在大五(当时的复旦大学本科是五年制)时抽调出来当“预备教师”给一年级的学弟学妹们讲过“普通物理”课程的缘故吧(这事至今想来对这些学弟学妹们心存愧疚,因为当时自己对物理也还不甚了了,误人子弟,抱歉了☹),就分配到了生物物理教研室,领导上给我的方向定位为生物控制论,然而教研室里定位这个方向的只有我一个。不过好在当时的中科大是“全院办校,所系结合“,背靠大树好乘凉,所以系里就把我放到中科院生物物理研究所的理论组(图1)进修。该组的主要方向之一就是生物控制论。生物物理研究所成立于1958年,所长是贝时璋院士(图2)[1],他同时也是我们的系主任。虽然当时出于国家当前任务的重要性,生物物理所的重点方向是放射生物学和空间生物学,但是贝先生也建立了一个理论组,探索生命科学和数理科学的交叉领域。其成员除了组长郑竺英先生[2]是生物学出身之外,都来自数学和物理。郑先生那时是两个幼儿的妈妈,但是她在科研和繁重家务之余修毕电视大学的高等数学课程,因此能和组员深入沟通,并且能从数理科学的角度向生物学提出问题。
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图1. 20世纪60年代初,中科院生物物理研究所理论组合影(前排右一为笔者,中排右二为郑竺英先生,后排左二为汪云九)
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图2. 贝时璋院士(1903-2009)(取自中国科普作家网)
[1] 贝时璋(1903-2009),中国科学院院士,我国生物物理学奠基人。
[2] 郑竺英(1926-2022),中科院生物物理研究所研究员,我国生物控制论和仿生学的先驱之一。
在我进理论组时,郑先生的团队正在进行有关体温调节的研究。当时不断听到郑先生一直在讲一个话题:动物的感受器为什么总是成对出现,比如温度感受器就有“冷感受器”和“热感受器”,前者的发放率随温度的升高而降低,后者则正好相反,而这两条曲线的交点正好在摄氏37度左右,这是不是生物体温调节系统“给定值”的来源?要知道,人工设备的给定值都是设计者给定的,那么生物的给定值又是谁给定的呢?这是我从来也没想到过的问题,一听之下感到非常好奇。直到后来我才领悟到郑先生是在身体力行贝先生的教导:科学家必须要有自己的想法(idea)。
由于我以前对控制论一无所知,所以郑先生指定我读的第一本书就是维纳[3]的经典著作《控制论》,当我在卷首读到维纳的名言:“在科学的发展上可以得到最大收获的领域,是各种已经建立起来的部门之间被忽视的无人区。” “要到科学地图上的这些空白地区去进行适当的查勘工作,只能由这样的一群科学家来担任:他们每个人都是自己领域中的专家,但是对他邻近的领域又都有十分正确和熟练的知识;大家习惯于共同工作,互相谙熟对方的思想习惯,并且能在同事们还没有以完整形式表达出自己新想法的时候,就理解这种新想法的意义。”这些话在我面前打开了一个全新的天地。
[3] 诺伯特·维纳(Norbert Wiener,1894-1964),美国数学家,控制论创始人。
这些思想虽然在今天听起来似乎已成为老生常谈,但是在当时国内已以此付诸实践,并以此作为指导思想的单位恐怕只有在贝先生领导下的生物物理所了。而在当时,这样的做法还受到传统生物学界的嘲讽,被认为是旁门左道的“四不像”。不过代贝先生负责我们系日常工作的沈淑敏先生[4]一直理直气壮地宣称:“我们就是要培养‘四不像’”。基础课中数理化生一门不少,所以当时有“不怕死的考科大”的说法。直到半个世纪之后,当分子生物学、计算神经科学、生物信息学、神经网络等等新学科成为学科前沿时,我才真正体会到贝先生具有怎样的战略眼光和远见卓识,正是他为这些学科在中国的发展播下了种子!而“生物物理”这个每届只有二十人左右的小系,培养出了6位院士!贝先生对我们这个小小的理论组似乎特别关心,有一次他陪来访的谈家桢先生[5]到组里来,当看到我的一位师姐(北大数学系毕业生)和我一起在做动物实验时,他很自豪地向客人介绍说我们俩原来都是学数学的。
[4] 沈淑敏(1915-1996)生物物理研究所研究员,当时任中国科技大学生物物理系常务副主任。
[5] 谈家桢(1909-2008),中科院院士、复旦大学教授、中国现代遗传学奠基人。
当时我所面临的最迫切的任务就是参与编写为科大四年级学生开设的生物控制论课程的教材。我承担了生物控制系统部分的编写工作,为此到北京医学院旁听“生理学”课程和参加实验课,还有中科大自动化系的“自动调节原理”课程。在这段时间里,我还没有正式参加课题组的实验研究,但是出于对郑先生一再讲的“两个感受器”的强烈兴趣,就从文献上找了更多的例子,并用刚学到的控制理论知识,探讨这种方式在控制调节中的意义,写了篇小结,并给了郑先生。出乎我意料的是,郑先生在审阅之后直接以我为唯一作者发给了《自动化学报》,并被接受。我当然不能贪天之功据为己有,经我据理力争,最后郑先生勉强同意把她加为第二作者。这就成了我的第一篇科研论文,在发表前,贝先生还亲自做了审阅和修改,甚至订正了我稿中不规范的简体字(当时简体字才推行不久,我常常写错)。以后也是如此。贝先生及其传人对科学的一丝不苟和对后学的奖掖,令我终身难忘。现在想来令我非常惋惜的是,这些经贝先生亲自改正过的草稿在以后的历次搬迁中遗失不见了。庆幸的是,还留有先生赠书扉页上的亲笔题字(图3)。
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图3. 贝先生赠书《贝时璋教授与中国生物物理学》(其中有一篇我写的回忆文章)扉页题字手迹
在完成教材编写工作之后,我终于参加到课题组一起进行科研了。除了郑先生之外,生物控制论组当时的成员都还是单身汉,讨论的也都是各种科学话题。那是怎样令人兴奋的日日夜夜啊!可惜好景不长,接下来的各种运动打断了这一切,直到改革开放。1978年,当时早已回到中科大的我有幸参加全国科学大会。有一次,我也忘了怎么回事,小组会只有贝先生、朱壬葆先生[6]和我这个小字辈三个人在场。贝先生和朱先生聊起天来,我当然竖起耳朵听,贝先生在这种近乎谈家常的场合谈到他的“苦恼”,由于要把握和组织整个生物物理所(实际上也几乎就是整个中国生物物理学界)的科研方向,他不得不放弃了自己的许多想法,不能进行实验研究。想想也是,作为实验生物学家出身的他,对数理科学从微观的量子力学到宏观的系统科学,他都不但要懂,还要把其应用到从生物大分子到整体的各个层次,并为各个研究组把脉掌舵,这需要何等的功底和战略眼光!他为了国家生物物理的健康发展而不得不放弃了自己的科学兴趣,这是何等的家国情怀!每念及此,我常常会奇怪,在只讲观察和实验的传统生物学时代培养出来的生物学家贝先生,怎么会有这样渊博的数理知识!直到最近才从贝先生的有关传记中知道,贝先生早年在德国留学时的导师和在同一栋楼里工作的物理学家是密友,因此在那个年代,甚至远在维纳的《控制论》问世近20年前,贝先生就已在身体力行学科交叉了,而且还自学了高等数学。贝先生是最长寿的中科院院士(享年107岁),在他100岁高龄时,他还对探望他的郭爱克院士[7]大谈自己对纳米生物学的思考!贝先生为我们树立了一座丰碑和榜样!每念及此,我常常会后悔当时没有能抓住机会,主动向贝先生请教,争取他的教诲。以贝先生对后辈的爱护和平易近人,他是决不会拒绝的。
[6] 朱壬葆(1909-1987),生理学家、放射生物学家、中科院院士、军事医学科学院一级研究员。
[7] 郭爱克(1940-2025),神经科学和生物物理学家,中国科学院院士,中国科学院生物物理研究所和中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所研究员。此事是他在去年秋天告诉我的。
走出国门,结交国际学术大师
改革开放使我国和国外的学术交流极大地增强了,中科院生物物理所作为我国生命科学交叉学科的核心单位,又地处首都,是国外同行来华时的必访之地。虽然我早已离开了它,但是我一直把它当成我的“母所”,我在那里进修了近4年时间,相当于读了个研究生,所以除了60年代下半期外,始终与母所保持联系。我的大师兄汪云九研究员[8]非常照顾我这个小师弟,把我介绍给了许多来访的国外专家,使我有机会参加日本友人在世界各地举办的小规模“动态脑论坛”达到10届之多!并在这些会上结识了不少世界一流学者,例如神经动力学的奠基人之一的弗里曼教授[9],协同学的奠基者哈根教授[10]等(图4),大大开阔了我的国际视野。如果没有这些人脉,后来我能作为程序委员会主席组织多次国际学术会议,受同事之邀一起创办国际学术期刊,并在创办后不到4年时间即跻身SCI期刊等都是不可能的。当我受委托为新刊写《发刊词》时,对于新刊的内容应该包括哪些方向把握不定,于是请教了弗里曼和哈肯,最后把他们的建议综合后稍加修改才比较好地完成了任务。每思及此,对师兄的感激之情就油然而生。
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图4. 在浙江大学“神经信息处理讨论会”上的合影。右一为笔者,左二为弗里曼教授,左三为哈肯教授
[8] 汪云九(1937-2024),中科院生物物理研究所研究员,我国计算神经科学的先驱之一。
[9] 弗里曼(Walter J. Freeman III, 1927-2016)美国神经科学家,神经动力学奠基人之一。
[10] 赫尔曼·哈肯(Hermann Haken,1927-2024),德国理论物理学家、 激光理论的奠基人之一,协同学创始人。
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