诺奖得主为什么“反独立学科的科研”?看看世界顶尖科学家们流行的破圈跨界
2020-11-02
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摘要:同为世界顶尖科学家协会副主席,诺贝尔物理学奖得主朱棣文也是“兴趣多样”“涉猎甚广”。


  作为一个诺贝尔化学奖得主,迈克尔·莱维特不仅在圈子里成为活跃的“科学活动家”,也在此轮全球新冠肺炎大流行中建立起自己的疫情数据模型。这位世界顶尖科学家协会副主席,在第三届世界顶尖科学家论坛上频频露脸。1日,面对各学科的国际同行,他道出自己真正的“业余爱好”——那就是,数学和计算机。

  解放日报·上观新闻记者观察发现,像他这样的顶尖科学家并不在自己的专业领域“钻牛角尖”,而是非常流行跨学科“破圈”研究,将“数理化生”等等综合起来、交叉融合。甚至,有诺贝尔奖得主明确表示:反对独立学科的科研,因为当下重大科研活动已经很难以单一学科来支撑。

基于共有自然本就一体化


  “中国湖北的数据,并没有呈现指数级增长,”在今年新冠疫情之中,迈克尔·莱维特教授虽然远在万里之外,却借助其数学计算能力向世界发声,运用病例数、死亡数、治愈数等核心数据,进行前瞻性测算。这位剑桥大学生物物理博士,面对有人预计“英国或有50万人死于新冠”的说法,用数值模型证明其为不实之说。“我不是传染病学家,只关注数字的简单性,”他相信自己,而不是听信什么让人恐慌的传言。

  “高性能计算为科学发现提供了实验和理论之外的第三条道路。”事实上,莱维特在发展多尺度计算方法、开展复杂化学与生物体系模拟、探究生物大分子精细结构等方面成就卓著。他也透露,自己大学里就学了数学和编程,他的常态就是一直提问、一直做事,并试图告诉人们科学的事实。

  同为世界顶尖科学家协会副主席,诺贝尔物理学奖得主朱棣文也是“兴趣多样”“涉猎甚广”。他近来基于物理学研究生物学,对图像学也很有兴趣,尤其是超声波等医学图像。他认为,传统的超声波图像并不清晰,而新技术可以让图像更清晰,显现出正常组织与肿瘤组织的差别。

  在朱棣文看来,微波和超声波技术,是两拨人在研究,但并未见多少“互通有无”。而他的团队和其他团队甚至在斯坦福大学开展电池研究,攻关更环保、更快充、更低成本的电池技术,这显然一点都不局限于物理领域。

  科学无界,很难区分。日本科学家野依良治,也是诺贝尔化学奖得主。尽管他眼中的化学基于全世界的材料,使用现有物质发明想要的物质,被称为“中心科学”,但他不满现有的分科,反对“独科”研究。在他看来,科学基于共有的自然,本来就是一体化的,“化学也是被数学和信息所连接的,任何创新性的研究都是结合不同学科进行的。”

学科跨越还未到深度融合


  并非诺奖得主才爱在不同学科之间游走,不少顶尖科学家的破圈跨界幅度更大。

  以研究生物为主的2011年沃尔夫农业奖得主哈里斯·李文,如今最专注的是人工智能,但并非AI与脑科学,而是AI介入基因测序。作为“地球生物基因组计划”主要负责人,他坦言目前生物基因组计划非常受限,尤其缺乏高质量的基因序列。尽管已经获取约6000组生物基因序列,但尚不到总体的0.4%,其中带有高质量特征的序列少于500组。

  如果AI参与其中,不仅能提升范围、提高效率,分析更大量的基因数据,更能分析出基因之间的交互,“弄明白所有基因功能,才能守护甚至重建生态系统,明白人与万物未来进化的潜能。”

  2017京都奖基础科学奖得主格雷厄姆·法夸尔其实是个植物学家,但视野也是整个地球学。他认为,不仅在宏观层面,植物在微观层面上也与全球气候变化关联着。

  为此,法夸尔研究植物叶子的细微变化,它们吸收长波辐射,反射短波辐射,让人们包括鸟类、昆虫等感受到其辐射的热量,这种热量也使得它们自己让水分从叶子表面蒸发。另外,常见的绿叶光合作用看起来是一种比较低效、可以忽略的能量转化过程,其实也可以与地表能量变化结合起来进行新的研究。

  或许,学科跨越还未到深度融合的新阶段。研究代数几何的2010年菲尔兹奖得主吴宝珠就以黎曼猜想为例说事。这一19世纪中期就提出的著名猜想,在当时就引起很大轰动,时至今日仍是数学界最难解开的谜题,却依然没有很好的进展。“这些理论与解读自然直接相关,最大突破可能来自不同领域交叉,比如统计学、数学与物理学相结合,”吴宝珠非常乐见产生由此产生新的想法。

不分彼此融汇成为常态


  在学科与学科之间,你中有我、我中有你;其实,基础研究与应用研究也不能截然两分甚至彼此孤立。

  “当今科技对疾病防控,尤其是在病毒类疾病方面的应用和发展,还远远不足。”拉斯克奖有诺奖风向标之称,拉斯克基础医学研究奖得主大卫·鲍尔科姆,谈及一种责任感,意即“从科学到科技”转变的责任。

  在鲍尔科姆看来,当今国际上,基础科学与应用科学的区别被过度放大、太过强调,“基础与应用之间的距离太夸张了,当然一些科学家自身也定位于基础科学家或应用科学家,默认了这种差异。”

  他建立实验室至今,获得超过20年的持续资助,一直记得支持者当时就对他和同事说,“希望你们做重要的科研,不论是基础的还是应用的。”鲍尔科姆表示,做基础研究要想到如何可应用;而做应用研究,也要想到如何去跟进,不止于自己跟进,可以被其他有能力的人去跟进去实现。在制药领域,有些药物虽不盈利却能治病救人,“这样的研究,不论基础或应用,不能挣大钱,但真正造福人类。”

  今年继续在中国上海进行的第三届世界顶尖科学家论坛,虽然刚闭幕,而余音绕梁,何止三日才绝?不同学科领域的百余位顶尖科学家,以及诸多“后浪”青年乃至少年科学家,在同一屋檐下交流与碰撞,擦出各个不同专业的灵感的火花、思维的火苗。正如朱棣文院士所言,期望这样的交融汇聚成为全球科学界的新常态,甚至永不落幕。

 

作者:徐瑞哲