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她是科大少年班出身的哈佛双料教授 与诺奖只差运气

Fri Jun 09 2017 12:54:29 GMT-0700 (Pacific Daylight Time)

cover

近日,马里兰大学中国女留学生杨舒平的演讲,在网上引起了广泛的热议。

同时,这段视频也带火了另一段毕业演讲视频

她是“少年班”出身的哈佛双料教授,与诺奖只差“运气”二字!

这位名叫何江的农村子弟,是首位在哈佛博士毕业典礼上演讲的中国人。

“Sweet and Fresh”不同,他不带谄媚,不卑不亢地指出了中国存在的问题,并对中国未来寄予希望。

同样是毕业演讲,鲜明的对比下,高下立判。

她是“少年班”出身的哈佛双料教授,与诺奖只差“运气”二字!

名师出高徒,这话不假。

原来在这位哈佛学霸何江背后,还有着另一位更厉害的科学家大牛——庄小威。

在何江眼里,她就是自己的role model(偶像和榜样),她才是真正大师级的传奇人物。

她是“少年班”出身的哈佛双料教授,与诺奖只差“运气”二字!

庄小威与何江

天才少女、中科大少年班、与诺贝尔奖最接近的华人女性、美国科学院最年轻华裔院士、哈佛大学双聘教授、第一位获美国“天才奖"的华裔女科学家、以她名字命名的哈佛实验室...

这些都是她身上自带的光环。

她是“少年班”出身的哈佛双料教授,与诺奖只差“运气”二字!

庄小威,1972年出生于江苏省如皋市,父母亲是中科大的教授。

虽然未曾正规学过拼音识字,但5岁时,庄小威就已经是科大附小的二年级生。

然而在班里,她年龄最小,却是最聪明的学生。

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庄小威全家福,左一为同年庄小威

受父母亲的影响,庄小威从小就对科学感兴趣,同时也被物理严谨的推理之美所吸引。

初中时,她就曾获全国数理化竞赛第一名。

15岁,她又凭高考600多分的状元成绩考入中国科技大学少年班。

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在天才云集的少年班,庄小威也完全不露怯。

凭着对物理的热爱,她对物理的每一个细节都不放过。

本来不太在意成绩的她,最后竟考了个四大力学课程满分

这个“大满贯”的传奇记录,至今在科大还没人能打破。

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庄小威的天才形象,在少年班里也深入人心。

在少年班的同学回忆,“小威得天独厚,还有一心两用的本领,能一边听《三国演义》,一边做原子物理作业,让我们好生佩服。”

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中科大少年班毕业后,庄小威便赴美开始博士生涯,那年她仅仅19岁

2003年,这位天才少女更是被美国麦克阿瑟“天才奖”垂青,获得50万美元奖金。

她是首位获此殊荣的华人女性,同时也是获奖者中最年轻的一位。

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麦克阿瑟天才奖,奖金金额有50万美元

2006年,年仅34的她便成了哈佛大学物理和化学系的双聘教授。

与此同时,以她名字命名的单分子生物物理实验室建成。

此后,她便带领着21名博士、博士后开始研究流感、艾滋病、SARS等病毒入侵宿主细胞的过程。

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庄小威的实验室网站首页

天才少女,天才少年班,“天才奖”,仿佛她的所有经历都与她的天赋异禀有关。

但实际上,任何的成就都不会来得那么理所当然。

而成长中的艰辛只有庄小威自己知道。

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25岁的庄小威在博士毕业后,导师沈元壤就鼓励表现不错的她找教职。

当时斯坦福大学就告诉庄小威,说对她各方面很满意,准备给她留一个职位。

庄小威心里异常激动啊,而且开始有点自我膨胀。

毕竟她的同学还在读博士后,自己就已经是斯坦福助理教授了。

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庄小威加州伯克利分校的博士毕业照

然而在她沾沾自喜时,她也迎来了人生第一个打击。

斯坦福大学在最后一刻竟改口,觉得她Not Ready,只给了她在斯坦福大学读博士后的机会。

得知结果的庄小威哭了很久,并开始对自己的自满进行反思。

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小威的博士后导师朱棣文

在这之后,无论哪个大学打电话来邀请她参加教职,她都一一拒绝了。

因为她也看清自己确实Not Ready,不能为了教授的风光而丢掉最本质的动力。

沉下心来的庄小威,决定加入朱棣文在斯坦福大学的实验室。

朱棣文是华裔物理学家,获1997年诺贝尔物理学奖,同时也是美国能源部部长。

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庄小威与朱棣文合照

顶级教授和顶级学生相遇,注定要有新鲜事发生。

两个物理学家,一句“Why not?”,竟突然转向了完全不熟悉的化学、生物学领域。

可能你会觉得好歹是个斯坦福博士,就算读的物理系,生物肯定也不会差到哪去。

但庄小威的情况却是,连DNA和RNA的区别是什么都不知道。

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原因是庄小威所在少年班环境十分自由,除了必修的英语和语文外,其他课都可以自由选修。

而她自己则全凭兴趣选择了物理和数学,一门生物都没有学。

后来她就常自嘲,“我那时连DNA和RNA的区别都搞不清,是完全的无知者无畏。”

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跨学科是偶然的事,但能坚持下来,绝不是因为偶然。

前两年,她几乎都是在摸索和试探,没有做出任何成功,哭鼻子更是家常便饭。

...

凭借着努力,2006年,庄小威就在哈佛大学建立了以她名字命名的实验。

实验室的建起,也让她的生活变得更忙碌了。

一周工作7天,每天都从早上10点开始,工作到半夜12点。

她说“除了吃饭睡觉,剩下的时间都在工作。”

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一排右二庄小威,生物动态光学成像中心首届国际学术评审委员会(SAB)会议

虽说当初跨界投入生物领域是个不小的挑战,但是物理专业的背景也给庄小威带来了许多帮助。

她创造性地将生物荧光和显微分析技术结合,发明了“超高分辨荧光显微技术”。

这种技术,克服光学显微镜的衍射极限,使得实时揭示生物分子运动成为可能。

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庄小威与她的学生在实验室

工欲善其事,必先利其器。

自光学显微镜诞生以来,科学家们就能通过镜头,看到细菌等微小生物的动态。

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衍射极限中的艾里斑

但传统的光学显微镜其实存在着一个衍射极限,使光学显微成像系统只能在样品上形成有限的光斑(艾里斑)

因为这个光学衍射极限存在,能观察到200纳米到300纳米已经是极限了。

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德国物理学家Ernst Abbe发现了光学显微镜的衍射极限,并将其刻在墓碑上

而采用不同成像方式的电子显微镜,虽能达到纳米级的分辨率,但必须在真空条件下观察。

电子显微镜的真空下条件下,生物无法生存,观察生命运动也基本没辙。

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极度罕见,可以在真空下生存的生物“水熊虫”,在电子显微镜下的照片。

所以要想观察到细胞内细胞器、病毒如何影响细胞等生命活动过程,变成亟待解决的问题。

现代生物医学研究中,理解人体生命的作用过程和探明疾病的产生机理,也因显微镜的极限碰到瓶颈

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而庄小威研究的“超高分辨荧光显微技术”,就是为打破这个瓶颈而生的。

她的研究亦叫STORM(Stochastic Optical Reconstruction Microscopy),中文翻译为“随机光学重构显微技术”。

STORM的关键是在于突破了如何用光控开关探针,来实现单分子发光与重组成像的技术。

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2004年,她的研究组就发现了某种花青染料具有光控开关的性质。

光控开关性质:染料可通过不同颜色的激光,使自身激活成荧光状态和失活无光状态,通俗点说就是和“开灯”和“关灯”一样道理。

庄小威利用这种光控开关性质,让原本很挤的生物分子们分别单独发光。

照完一张相后,让本来的发光点“关灯”,让原本不发光的点“开灯”,再继续照相。

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STORM成像原理图

如此反复,拍下成千上万张显微像后再重新叠加,最后得到超高分辨率的图像。

这种方法巧妙地“克服了光的衍射极限”,得到了高于普通光学显微镜10倍的超高分辨率。

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STORM与传统显微镜的分辨率对比

2006年,庄小威就STORM在《自然•技术》杂志上发表相关论文。

在2011年,她又进一步克服了之前耗时长的缺点,开发出了更高性能的STORM。

这一路走来,庄小威也成了超分辨率荧光显微镜的大户,隔三差五就在顶级杂志上发表重要研究成果。

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神经元轴突中肌动蛋白,常规图像(上)和3D STORM图像的比较(2013年)

那时候很多人都猜测, 如果超分辨率荧光显微镜是诺奖成就,那庄小威必然是得奖者。

但是,世事却总是在关键时刻和庄小威开玩笑。

...

一将功成万骨枯,用来形容诺贝尔奖确实不为过。

2014年的诺贝尔化学奖颁给了白兹格、赫尔和莫纳三位物理学家。

第一个被念到名字的白兹格,获奖的理由就是——“超分辨率荧光显微镜”PALM

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2014年获诺贝尔化学奖的三位科学家

同为“超分辨率荧光显微镜”的研究,诺贝尔化学奖名单上却没有庄小威,这在华人世界引起了不少争议。

特别是在华人科学家聚集的网站上,大家都纷纷为庄小威抱打不平。

关于性别歧视,种族歧视之类的猜测不断。

一位清华大学的教授在微博上就写道:听到白兹格名字的时候,我几乎要准备给庄小威写贺信了.....

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白兹格

虽然诺奖结果已是板上钉钉,尘埃落定的事情。

但庄小威的STORM,与白兹格的PALM可以说是并驾齐驱的一项技术。

而且在后续发展跟推广方面,庄小威的作用可以说是比白兹格更重要。

相关论文的发表时间上,也只是一天之隔。

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白兹格的相关论文发表于2006年8月10日出版的《科学》杂志(3月13收稿,8月2日通过评审)

庄小威的相关论文发表于2006年8月9日出版的《自然•技术》杂志(7月7日收稿,7月31日通过审评)

对这一质疑,诺贝尔奖委员是这样解释的。

第一:白兹格早在1995年发表了论文,对这一技术提出了理论设想。

第二:白兹格论文的收稿时间要比庄小威早几个月。

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庄小威虽与诺奖无缘,但她的成就确实是诺奖级别的。

纵观历史,没得到应有殊荣的能人异士大有人在。

而庄小威也当得起无冕之王这四个字。

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庄小威在北大演讲

就算没有诺奖加持,庄小威这一路仍然圈粉无数。

每次开讲座,必定是座无虚席、人满为患的情况。

这不,文章最开始的提到的哈佛博士何江,就是因为庄小威,才立志考上哈佛找小威学姐(何江也是中国科技大学毕业的)。

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庄小威三十而立就已经立于学术之巅,未来成就更是不可估量。

2016上半年,庄小威和他的团队就已经在Nature、Science、Cell等顶级学术杂志发表了多达10篇的研究论文。

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现在她仍致力于将STORM的能力提高,并设想着未来能够看起细胞内分子的每一个交互动态,真正解开未知的生命之谜。

对于这幅看起来有点遥远的图景,庄小威信心十足:

你看,衍射极限已经被技术克服,没什么是不可能的。



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