施一公:为什么要独立思考、为什么要尊重科学?
我的四個觀點八個字
同學們,大家好。我叫施一公,來自西湖大學,很高興今天有機會給同學們上開學后的第一課。我想給大家講四個觀點八個字。
第一個觀點,獨立(independence)。
為什么一開學要講獨立?獨立,也意味著自立。你們雖然還沒有成年,但已經應該要逐漸地自立、獨立,用自己獨立的眼光審視世界,在生活中也要一點一點獨立起來。自立起來,但沒有獨立,今后就很難有一點一點對社會的判斷,對周圍世界的認識。
第二個觀點,獨立思考。
給“獨立”加兩個字“思考”,和獨立還不太一樣,是指自己用心去觀察世界,基于自己的觀察、比較,作出判斷。獨立思考的背后,實際上是批判性的思維。也就是說,無論是教科書、老師、家長、朋友,還是你周圍的小伙伴,給你說了一件事情、講了一個故事。你都要在人云亦云之后,想一想這個故事的道理對不對,從而逐漸形成自己的判斷。
其實任何一個人在獨立思考的過程中,一開始總會有各種標新立異的想法。也許有些觀點不被社會接受,也許有些觀點是錯誤的,都沒有關系,獨立思考的價值是一輩子的,不僅在學習中會受益,將來工作中走上社會,甚至走出國門,在任何一個地方,你都會受益于你獨立思考的這種行為和能力。
除了“獨立”和“獨立思考”這兩點之外,我還有兩點特別想和同學們分享。
第三個觀點,尊重。
尊重什么呢?我講兩個方面。一是尊重自己,任何一個人在成熟過程中,一定是尊重自己的過程。我們可以謙虛,可以謹慎,有時候也可以外圓內方,無論怎樣我們都需要做到尊重自己。只有尊重自己,才能讓自己在社會中、在學習上走下去。
但是只是尊重自己遠遠不夠,如果只有尊重自己,這個社會會變得很對立。過去一兩個月中,同學們一直在上網課,在網上搜一搜消息、看一看新聞,會有很深的感觸。
這個社會是需要包容的,是需要彼此理解的,而包容和理解的背后,是需要尊重別人。你尊重了自己,同時尊重了別人,社會自然會有包容,社會自然可以和諧發展,周圍的社會環境自然會讓你賞心悅目,世界會變得平和。
第四個觀點,尊重科學。
什么是科學呢?科學是對自然界客觀的描述。應該說,科學是近似真理的一些東西、一些存在。有時候,我們大家會情緒化,對世界上事物的判斷會走一種極端,這些都是和科學相悖的。我相信,只要大家開始學會尊重科學,很多事情都可以得到比較好的解釋。尤其是現在新冠疫情仍在世界各國蔓延的時候,最后的主宰,就是科學。
科學是社會前進的推動力,也是第一生產力,我們必須尊重科學。
從倫琴到馬克思·馮·勞厄
同學們,剛才我講了四個觀點八個字——獨立思考、尊重科學。那么科學和我們究竟有什么關系呢?我們應該怎么做呢?下面,我講一個故事,給大家分享一點自己的想法。
這個故事很長,可以一直追溯到是19世紀。有一個荷蘭的科學家倫琴,他在1895年,發現了X射線。他用X射線,給他的夫人拍了一張手的照片,能清楚地看到婚戒、手指、骨骼,這是人類已知的第1張X射線穿透組織之后留下來的照片,顯示出X射線強大的穿透功能。
同學們都很清楚,這個科學發現,后來走進醫學,成了醫學影像的一個重要基礎。1901年首屆諾貝爾物理學獎,就頒給了倫琴先生。
倫琴之后,在二十世紀初,一位著名的德國科學家馬克思·馮·勞厄,發現X射線可以被氯化鈉食鹽晶體折射衍射的現象。他很快意識到,折射之后、衍射之后,在氯化鈉晶體后面的膠片上,出現的一個一個黑斑,代表了氯原子和鈉原子相對的位置,以及它們本身的化學物理性質。這個發現非常重大,所以馬克思·馮·勞厄獲得了1914年的諾貝爾物理學獎。
大家可以想象,從X射線的發現開始,從倫琴到馬克思·馮·勞厄,接力棒已經在往前走了。
盡管馬克思·馮·勞厄發現了食鹽晶體,但是他并沒有發現衍射的規律。這個規律是由英國父子科學家,布拉格父子,攜手合作用了很長的時間,推演出一個特別簡單的公式,n倍的波長等于兩倍的晶格間距,乘以入射角θ的sin,就是nλ=2dsinθ。這個非常簡單的布拉格公式(對于X射線衍射,當光程差等于波長的整數倍時,晶面的散射線將加強,此時滿足的條件為2dsinθ=nλ,其中,d為晶面間距,θ為入射線,反射線與反射晶面之間的夾角,λ為波長,n為反射級數。布拉格方程是X射線在晶體產生衍射時的必要條件而非充分條件。有些情況下晶體雖然滿足布拉格方程,但不一定出現衍射,即所謂“系統消光”),是現在我們人類觀察物質世界最重要的理論依據。
1915年,布拉格父子分享了諾貝爾物理學獎。當時做兒子的勞倫斯·布拉格,只有25歲,是迄今為止最年輕的諾貝爾科學獎獲得者。
講到這兒,我想告訴大家的是,科學需要合作、需要激勵,科學在求真,在尋求自然界的規律。
科學發現、基礎研究
是決定現在和未來最根本的力量
無論是倫琴先生、馬克思·馮·勞厄,還是布拉格父子,他們都沒有看到X射線給當今人類社會生活創造的巨大的便利。除了剛才我講的醫學影像、透視,還有在高鐵站、飛機場的一些安檢措施,其實都跟X射線直接相關。X射線對我們每個人生活的最重要的改變,其實并不是在醫學上,而是讓人類從微觀上,實實在在看到了原子、分子的排布規律、蛋白質的組成、細胞的結構。我們看到了每一個重大疾病的發病機理,從而可以用這些原子分子結構的排布信息,用來制藥,用來理解世界。
我舉一個特別簡單的例子,艾滋病和艾滋病藥物的發現。有一個藥叫利托那韋(Ritonavir),它上市之后,兩年之內把艾滋病死亡率降低了80%。這個藥非常強大,怎么研制出來的?
同學們,其實很簡單,因為我們人類用X射線衍射的技術,看清楚了艾滋病病毒里蛋白水解酶的空間三維結構。你看清楚了水解酶的空間排布,看清楚了它怎么工作,就可以針對艾滋病病毒的水解酶,設計特異的小分子抑制劑。
從倫琴先生、馬克思·馮·勞厄,到布拉格父子,一直到世界上很多科學家,從醫藥公司到實驗室,這個故事并沒有講完,我們再往前走,就到了今年2020年,新冠疫情在世界大爆發。在這個過程中,從西湖大學到清華大學,到中國科學院,到美國、西歐的一些實驗室,大家先后用X射線的技術、冷凍電鏡的技術。這些技術都是同一個根本的方向的技術,那就是從微觀上看清大分子,比如蛋白質的空間三維結構,從而給人類希望,給人類今后研制藥物、疫苗,防控治療疾病的希望。
比如,我們西湖大學的周強研究員,和他的團隊一起,運用冷凍電鏡的技術,解析了一個重要結構。那么解析這樣一個結構代表什么意義呢?同學們可以想象,作為一個病毒,怎么進入人的細胞呢?像是人去開一扇門,手去抓把手一樣,只有人抓了門的把手才能把門打開。周強研究員他們所做的工作,使得我們第一次從原子水平,看清楚了病毒進入人體這個過程,第一步是如何進行的,看得清清楚楚。
當然,看清楚了這一步,我們就可以想象,就可以做研究,怎么樣防止這一步發生?如果這一步發生之后,我們還有什么辦法來對付這個病毒?等等。
我的這個故事講得很長,從1895年倫琴先生發現X射線,一直講到2020年,周強研究員運用結構生物學的手段,解析了ACE2和S蛋白的一個復合物結構。這整個過程,我想告訴同學們一個什么樣的觀點呢?那就是,從根本上來講,科學發現、基礎研究,是決定我們現在和未來最根本的力量。
作為老師,我特別希望同學們想一想,你怎么做,可以更多更好地發揮你的潛力,給這個世界,給周圍的社會,給關愛你的人,帶來更加無愧于你自己先天的一些貢獻。
我從事科學研究已經30年左右了,每一次一個重大的科學發現、科學突破在我實驗室出現的時候,我看到的時候,我的這種愉悅感是難以用語言表達的。它是一種刻骨銘心的愉悅。怎么來描述呢?
我試圖讓同學們理解,在人類浩瀚的歷史中,在宇宙長河中,你們想一想,我們能留下什么?當你在實驗室里,當你在筆記本里,在你的思考過程中,有一個重大的理論突破,有一個核心的實驗觀察,你不覺得這種愉悅感比中了彩票大獎,更加不可思議嗎?這是用你自己的力量在改變世界,在創造奇跡。
最后結束的時候,我想再給同學們叮囑幾句,緊張學習之余,一定要注意鍛煉身體。兩天之前,我還在杭州的西湖邊上跑了半程馬拉松,用時1小時38分。我相信在座的同學們有很多可以比我跑得更快!
最后,用一個順口溜,鼓勵同學們,保證自己學業順利!
愛體育,愛科學,愛鍛煉,愛學習,教室一切如故,操場常來常新,學習鍛煉兩不誤,健康學習工作50年。
我是施一公,我能做到,你呢?
編輯?∑Gemini 來源:華夏基石e洞察(ID:chnstonewx)文章推薦?牛頓與萊布尼茲的“撕逼”大戰 ?只有數學老師懂的15個淚流滿面的瞬間~?馬爾可夫鏈?名人論數學——數學的本質?施一公:沒有高考,就沒有一批非常優秀的社會精英從農村走出來?知乎熱搜可以被人為控制嗎?如果可以,怎么操作總結
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