15歲考入中科大少年班,34歲與諾貝獎擦肩,揭祕科學家的成長之路

不久前,美國顯微學會MSA(Microscopy Society of America)公佈了2020年傑出科學家的獲獎者名單,其中,物理學家 David N. Seidman 與華裔女生物學家莊小威分別獲此殊榮。


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15歲考入中科大少年班,34歲與諾貝獎擦肩,揭秘科學家的成長之路

華裔女科學家莊小威


說到莊小威教授,她曾是中科大少年班的學生,後赴美求學,被業內評價為“有天賦的、執著的科學家”,而當我們翻開這位天才女性的人生履歷,堪稱傳奇。


15歲考入中科大少年班

25歲獲得加州大學伯克利分校物理學博士學位

29歲被聘為哈佛大學助理教授

31歲榮獲“麥克阿瑟天才獎”

34歲與諾貝爾獎擦肩而過

40歲當選美國科學院院士

......


她在哈佛大學授課期間,培養了很多優秀學生,其中就包括了哈佛博士畢業典禮上演講的首位中國留學生何江博士。


15歲考入中科大少年班,34歲與諾貝獎擦肩,揭秘科學家的成長之路

莊小威教授同何江博士

在2016年哈佛大學畢業典禮合影


從小到大,莊小威最大的夢想就是成為一名偉大的科學家。


她天賦異稟,在很小的時候就展現出出眾的才智,但就其人生選擇和個體經歷而言,真正引領她走向科研巔峰的,卻是一顆不畏困難、淡泊名利的心。


15歲考入中科大少年班,34歲與諾貝獎擦肩,揭秘科學家的成長之路

天才少女的求學之路


莊小威出生於江蘇的一個書香世家,父親和母親都曾是中國科學技術大學的教授,父親莊禮賢是空氣動力學家,母親朱仁芝則專攻精密機械與精密儀器。


充分繼承了父母優良基因的莊小威,在很小的時候就展露出過人的天資。在同齡孩子還不會說話時,她就已經牙牙學語,她的家人敏銳地注意到了孩子的與眾不同,於是經常給她讀一些唐詩宋詞。


在父母的知識薰陶下,莊小威5歲的時候,就已經能夠熟讀唐詩宋詞,精通1000個漢字。雖然不會漢語拼音,卻跳級成為了科大附小的二年級生。


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圖:莊小威全家福,左一為同年莊小威


從小學到初中,莊小威在班級裡,一直都是年紀最小,卻最聰明的那一個。


她的表妹至今仍對小時候的事情記憶深刻:“她記憶力超強。小時候我爸爸教她學中國象棋,什麼是將、士、象,每個棋子該怎麼走,不用多,只教一遍她就全都會了,驚得我爸爸直咂嘴。


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圖片來源自網絡


受父母的影響,莊小威從小就對物理抱有濃厚的興趣,6歲就知道大氣會對水杯產生作用力。到了初中,更在全國中學生數理化競賽中輕鬆斬獲第一名。


當初教過莊小威的老師們,無一不被少女出眾的天資所折服,即使30多年過去,提起莊小威這個名字,老師依舊有印象。


“首屆22個學生是全國招生,雖然只有十二三歲,卻是百裡挑一的智力超群。班裡男生比較多,女生只有5個,莊小威就是其中之一。她上課非常專心,學習特別刻苦用功,求知慾強,有打破沙鍋問到底的勁頭。


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15歲時,她以高考600多分的成績考入了中國科技大學少年班。


作為中國第一個真正意義上的正規早慧青少年教育平臺,這座校園裡可謂是臥虎藏龍。據不完全統計,40年來,少年班走出了1589名畢業生,為科技界、教育界等社會各界輸送了眾多尖端人才。


但即便是在群星璀璨的中科大少年班,莊小威仍一如既往地名列前茅,是一眾小天才裡的佼佼者。


隨著課程的深入,莊小威對物理的興趣與日俱增:“物理有著很強的邏輯性,真的覺得物理非常的美,非常嚴謹,很合我的口味,任何東西都有它的邏輯推理,不要死記硬背。”


因為喜歡,莊小威也願意花時間,別的孩子總想著放假,莊小威一有空閒就滿心滿眼地投入到研究物理定律上。


加之少年班對學生的學習限制很少,想學什麼就學什麼,完全憑興趣愛好。在中科大的那幾年,莊小威在數學和物理領域的天賦初露端倪,兩門功課幾乎每次都是滿分。


當時的同班同學提到她,無不為她的聰明才智所折服,佩服她能一心兩用,一邊聽《三國演義》,一邊做原子物理作業,竟然絲毫不干擾。


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莊小威自己並不十分在意分數,但奈何努力和天賦到位,好成績手到擒來。一不小心,她就考了個四大力學課程滿分,包括:理論力學、電動力學、量子力學、統計力學。


據說這個紀錄至今仍無人打破,成為中科大物理系的一個傳奇。


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她的“挫折”與“前進”


中科大畢業之後,莊小威來到美國加州大學伯克利分校攻讀物理學博士學位。


很多人肯定會想,天才的人生一定沒有煩惱,但事實是,成功於任何人而言都絕非易事,莊小威在前進的道路上同樣遭遇過挫折,但這些挫折卻激勵她走上了人生的巔峰。


她說:“其實挫折是挺多的,只是失敗的你沒聽到。”


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1997年,25歲的莊小威已經順利拿下了博士學位,在學校裡,莊小威是公認的學習狂人,她的導師、華裔科學家沈元壤對她十分欣賞,鼓勵她找教職。


斯坦福大學得到消息,很快拋來橄欖枝,表示對她各方面很滿意,準備給她留個職位。


這樣的機會千載難逢,讓莊小威也不免洋洋自得,別的同學還在讀博士後,自己已經是斯坦福助理教授了:“我開始自我膨脹,覺得自己挺了不起的。”


但原以為鐵板釘釘的一件事,卻臨時變卦了,斯坦福大學表示,她還沒有做好準備,無法勝任助理教授,但願意給她一個機會來校就讀博士後。


雖然這個結果不算差,但對於莊小威來說,斯坦福大學的拒信無疑是一次打擊,大哭了一場之後,莊小威開始反思自己是不是虛榮心作怪,過於急功近利。


不久之後,莊小威收拾好心情,決心就讀博士後,重新啟程。


就這樣,莊小威來到了斯坦福,她在這裡認識了知名的華裔科學家朱棣文教授,他是諾貝爾物理學獎得主、任美國能源部部長。


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跟著朱棣文教授,莊小威的的研究方向發生了重大轉變,從單純的物理轉向了物理、化學、生物等學科的交叉研究。


不過對於莊小威而言,從小和物理打交道的她,對生物一竅不通,這是一個全新的領域,帶給她截然不同的挑戰。後來她就常自嘲,“我那時連DNA和RNA的區別都搞不清,是完全的無知者無畏。”


跨學科意味著從頭再來的選擇。莊小威能夠卸下以往的成就,踏踏實實虛心求索,本身就是一種勇氣。


剛開始的兩年裡,莊小威都處在摸索和學習的階段,受挫、碰壁是家常便飯,沒有什麼拿的出手的成就。雖然有時也為現狀感到焦慮不安,但她心裡知道,急功近利於科研工作而言是大忌,因此自己一定要沉得住氣、靜得下心,踏踏實實、不斷奮進。


她告誡自己:“凡事都要看得長遠一些,眼光不要太過短淺,不要急功近利。”


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在莊小威的努力下,她在生物學領域逐漸嶄露鋒芒,並積極地投入了自己的滿腔熱血,立志要闖出一番新天地,填補生物學領域研究的空白。


就這樣,莊小威一直沿著既定的道路穩步前進,2006年,她在哈佛大學建立了以自己名字命名的實驗室。研究室的生活是異常枯燥的,除了吃飯睡覺,莊小威幾乎是全天候待在研究室裡,潛心研究,寸步不離。


2003年,31歲的莊小威憑藉研究單個分子特性的傑出才能獲得麥克阿瑟天才獎,是第一位獲此榮譽的華人女科學家。


哈佛大學人文和自然科學院院長威廉·科比對她發表評價說:“莊小威在科研方面多才多藝,她的成就讓我們感到驕傲。”


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作為女科學家,莊小威還鼓勵更多的女性投身科研、不要害怕做科學。她認為,科學事業和家庭生活並非不能平衡,雖然自己工作很忙,但這不代表自己無法享受家庭的溫馨和溫暖。


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與諾貝爾獎只差“運氣”


物理和生物領域的雙重學術背景讓莊小威的科研生涯迸發了更多的可能。


她創造性地通過改進的熒光光譜技術來研究單個分子,從而揭示覆雜的生物過程,其中就包括了研究流感和艾滋病病毒如何侵入宿主細胞等。新冠肺炎的出現也讓我們切身體會到這項研究的價值。


為了能夠更好的在美國發展,莊小威選擇了移居美國,加入美國國籍,這也一度引發了許多討論。


到了2012年8月份,40歲的莊小威回到了中國,成為北京大學第二位大學堂頂尖學者,3年後,她當選為中國科學院外籍院士。


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莊小威對待科研勤奮嚴謹的態度,使她能夠在研究生涯中一直保持高效的輸出。她多次在《Nature》、《Science》、《Cell》、《Nature Methods》、《Nature Biology》、《Neuron》、《PNAS》等學術期刊上發表文章,截止到2015年,她發表的論文他引超過12600次,可見其突出成就。


而說到她最為突出的研究成果,當屬2006年,莊小威實驗室發明了基於單分子熒光檢測的超高分辨率成像方法,即隨機光學重建顯微法(STORM),並應用該方法實現三維超高分辨率成像。


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然而就在同一時期,國際上也有其他實驗室團隊做出了類似的成果。2006年8月,莊小威的 STORM 發表在《自然·方法》上,一天後,美國科學家埃裡克·貝齊格(Eric Betzig)發表了類似原理的 PALM 在《科學》上。


最後,2014年的諾貝爾化學獎頒給了美國科學家埃裡克·貝齊格、威廉·莫納和德國科學家斯特凡·黑爾,獲獎的理由正是對發展超分辨率熒光顯微成像技術作出重要貢獻。


同為“超分辨率熒光顯微鏡”的研究,諾貝爾化學獎名單上卻只有美國科學家,而沒有華裔科學家莊小威的名字,一時激起千層浪。


該領域的很多專家都為莊小威打抱不平,認為獎項評選不該厚此薄彼,並且不少業界人士認為,貝齊格“在技術的持續推動上後繼無力,只有莊小威真正推動了這種方法的巨大發展”


北京大學副教授席鵬不無遺憾地說:莊小威沒能獲獎,我大感意外。這說明種族主義和性別歧視,其實不僅沒有消失,而是日常可見。


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對於這一質疑,諾貝爾委員會給出的解釋是:貝齊格早在1995年就對這一技術提出理論設想,並發表論文,並且,PALM 論文的投稿時間比 STORM 論文早了將近4個月。


雖然最終與諾貝爾獎擦肩而過,但論起成就,莊小威實至名歸。


不過她本人對於外界的紛紛擾擾並沒有太多表示,拋卻虛榮心,心無旁騖做科學,成為了她人生的關鍵詞。她表示,自己從小到大就想做科學家,如今算是實現了自己的夢想,因此更要摒棄外界的干擾,只有一心一意,才能做好事情。


15歲考入中科大少年班,34歲與諾貝獎擦肩,揭秘科學家的成長之路


多年來,莊小威一直堅持為科大本科生和研究生授課,並聯合培養博士生。曾經有學生問她:“老師,您是如何向諾貝爾獎努力衝刺的呢?”


莊小威回答說:“我不想向諾貝爾獎努力,我覺得做研究首先是你喜歡做,其次對人類有貢獻。做任何事情都不應為任何一個獎項去做,那樣就沒意思了,所以這絕對不是我的人生規劃。”


一個人的成功絕不僅僅只得益於天賦,更和她的努力與堅持密切相關。縱觀莊小威的人生道路可以發現,沒有人能夠隨隨便便成功,專注、自律、高瞻遠矚的目光, 以及迎難而上的勇氣一樣必不可少。


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