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王志新:向世界科学前沿冲刺


 

    冬日后的阳光慵懒的投在窗前的办公桌上。九三学社中央委员、中国科学院院士、清 华大学 教授王志新站起身,舒展了一下那 一米 八的身躯,想轻松轻松。他已经在案前伏了几个小时。他经常这样,为着一个思考了很久却突然在眼前云开雾散的问题兴奋,然后数小时乃至一整天地连续作战。他把目光移向窗外。尽管冬天的阳光透出的是冷艳,景物也有些灰蒙蒙,但他仍觉得视野跳跃了一下,成了一幅开阔的画面。精神没有那么紧张了。这时候,有许多旁的事物乘虚而入涌进他的脑子:带的几位研究生明年要做的课题得帮他们调整一下,自己主持的这个国家大分子实验室下周的工作要具体安排安排;要为来访的记者准备1份个人简历……而很快,思路又回到了现在。一直活跃在脑中的那个有关于蛋白质空间结构预测的问题又闪现出来。眼前,一条条由一个接一个氨基酸首位相连而成的链状蛋白质分子在自由地卷曲,任意地折叠,组成了丰富多彩的生物世界。

  他知道,蛋白质就是这样复杂特定的空间结构,决定着其生物功能。在人类探索生命的过程中,蛋白质,这个被称做一切生命起源的基础物质,始终是人们视野的焦点。要了解生命过程,首先要弄清每种蛋白质是如何进行其功能的,在这个之前,又必须知道每个蛋白质的结构。蛋白质分子可能有的空间结构的数目是非常巨大的,而自然界中的蛋白质是如何在这个可能的结构中选择了一个独立的、确定的结构呢?这是分子生物学领域尚未解决的两大问题之一,也是当前生命科学研究中的前沿课题,更是困扰了科学家们几十年的谜。探索蛋白质的空间结构,尤其是不经过实验测定而通过计算预测出一个蛋白质的正确就成为一个挑战性也极其重要的问题。几年来,王志新在这个极富挑战性的领域中竞争。每向前一步,就有新的困难。越是这样,王志新就越想去征服。此时,他觉得没有什么能代替他而占据大脑,思维就像原野上奔跑的骏马,一刻也不停息。对他而言,环境、条件,哪怕是时间季节的变换也不会阻碍他思维的继续,仿佛有一股神奇的魔力在趋势他向前,不停的向前……

  向前。王志新从来没有想过有退缩。“我之所以成为今天的我,可能是因为从不服输的性格。”他说,对他每个阶段性的评价,几乎都会落到“争强好胜”上来。

  十几岁的时候,王志新就长成了结结实实的大个子,而且他那股刚毅,那股烈性从骨子里往外透。尽管父母都是知识分子,家里来往的都是些儒雅的长者,但王志新似乎并不喜欢知识分子温良恭俭让的性格。也许,那时候没人知道,王志新心理悄悄的揣着一个愿望:当兵。当年,在那个时代里又时髦又威武。他不止一次地侧脸看着自己比别人高出一截的肩头,握紧有力的拳头,迈动坚实的大步。他觉得,如果自己能当兵,一定是最威武雄壮的一个。不管怎样,他将是最出色的。他就这样放任地想着。他的争强好胜几乎很早就表现出来。他不敢说自己是最聪明的一个,但每回考试也总能拿个前几名。班里有个女生,成绩出类拔萃,有时考试会比他多几分。王志新不服,别的不管,说什么也要和她比试比试。他没少暗地里下工夫。成绩只要超过她了,就是胜利。

  争强好胜,使他在其他方面也毫不示弱。打篮球,他凭借自己的优势——身高腿长,总是冲锋在前,又练得一手不错的上篮技术,他常常是校园球场上引人注目的人物;打乒乓球,每次不争个你输我赢就不罢休。小时侯的王志新在老师眼里是个不听话、爱打架、总是与别人争、上课总是给老师出难题的孩子。但似乎所有老师都不讨厌他:谁不喜欢成绩好的学生呢?

  无忧无虑的往前跑,一下子跑进了“文化大革命”。1969年,进中学只有一年半的王志新和许多同龄的孩子一起,踏上了从北京开往黑龙江生产建设兵团的列车。那时侯,16岁的孩子还是懵懵懂懂的,虽然没有早早地为自己设计好将来,也没有想过让命运安排自己。然而,这种不管你情愿不情愿的选择,就摆在眼前。它是唯一的。那个当兵的愿望就始终是一粒种子,留在他心里。

  王志新还没有学会考虑得失。他开始把全身的力气用在了庄稼地里。没人看得出他是在机关大院里长大的孩子,干部子弟所特有的骄娇二字在他身上全然无法找到。如果说他还有哪些不同于别人的话,你看那麦田里紧跟在当地农民身后收麦子的人;要铲土和泥盖房子,第一个甩掉鞋子踏进冰冷的泥水里,用双脚代替铁锹搅拌的人;背麦秆,他硬要背两捆的人就是王志新。活干得很苦。和他一起到兵团来的人,有的泡病号,有的磨洋工,有的发牢骚,有的闹情绪。庄稼地里的活,王志新不是最会干的一个,却是最卖力气的。他从不偷懒。他没想过为什么要这样,拼了命地干活完全是为了证明自己最棒。硬冷的风吹过他汗津津的背。他坐在收割后的田头,望着那些堆积在场院上的麦垛,细细品位着自己的收获。田地是广阔的,在这里,他可以看到太阳从地平线上升起,可以守候作物的一年四季,不远处的森林繁衍着生命……

  然而他的大脑却在最好的春天里荒芜着。从一个整天玩耍打闹不知愁滋味的调皮小子,成长为结结实实的大小伙子,他从来没有像现在这样意识到生命的可贵,时间的重要。对于一个将近20岁,浑身充满张力的生命来说,这里的世界太小了。他开始从书里寻找另一个世界。可这里,除了锄头、土地、卖力气和不卖力气干活的人,什么都没有。有一天,他兴奋极了,因为他从一个看牛人废弃的窝棚里“偷”到了一本破烂的武侠书,挺厚。这是他唯一能找到的还能看的书。这本书成了他在兵团里的一件宝贝,他几天就看完了。而这样的运气以后就再也没碰到。

  机会终于来了。兵团里批下来了几个考大学的名额。他跑到上海来的几个高中生那里借课本。有人问他,上过几年级?他说,就算初一年级吧!别人惊奇,也就是小学水平吧?中学学过什么?他回忆了一下:数学……学了正负数,外语……学到“毛主席万岁”……就没有了。他们最终还是借了一套高中课本给他:先那去翻翻能不能看懂再说吧。王志新把仅有的几本课本翻了一遍又一遍,尤其是数学,他对那些公式产生了浓烈的兴趣,最后,不仅能清楚地推导公式的来龙去脉,还能把几个公式间相互的关系找出来。他觉得自己还行。500人参加的考试,王志新取得了数学、政治、作文……全部考试的优秀!他被录取到了清华大学化学工程系。当兵的愿望成了永远的理想。那是1973年。

  王志新很随意地靠在他那把折叠椅上。他不愿自己总处在紧张的状态。他喜欢按照自己的方式安排自己。“再那个年代,如果自己不安排自己,就没有人来安排你。”他说。有时,王志新也在想,假如当初我们的身边有各种各样的书可读,有宽敞明亮的教室和优秀的老师,假如我们有各种各样机会可以选择,我会怎样?“我们这个时代人的悲剧就在于读书的时候没有书读,有书读的时候又没有时间了。算起来,我在课堂上听老师讲课的时间满打满算只有7年,小学6年,研究生1年。就算进过中学,那1年几乎在打斗声中成为空白。人们羡慕我上了清华大学,但清华大学的学生生活是我不愿翻开的一叶记忆。”

  王志新原以为来到知识的殿堂,可以好好学习一些科学文化知识,弥补前几年荒废的光阴。然而,事与愿违,当时的清华大学早已失去了全国最高学府的宁静,而沦为政治斗争的战场。4年的大学生活,他几乎没有学到任何科学文化知识,如果说这一时期他还有收获的话,那就是一大摞没有用过的崭新的教科书以及一张有名无实的大学文凭。毕业时,恰好“四人帮”被粉碎了,老师看王志新还算爱学习,让他留了校。他感到自己第一次赶上了好时候。

  他被留在系里的催化教室当助教,第一次有了这么多的书和读书的时间,他舍不得把那些还泛着油墨香气的教科书放进箱子里,而是包好书皮,重新一本一本地读起来。数学、化学、物理、逻辑学、辩证法……没有人告诉他要学什么,也没有人告诉他怎么学。要弄懂那些数学定理从哪里来,就要知道发现定理的思路;要知道化学方程式、分子式的构成,就要知道它生成的可能性以及将引出的下一个方程式;要寻找世界的自然规律,就要将各种基础科学融会贯通……他头脑里堆满了为什么,又自己一点一点解决掉;怀疑事物,又慢慢把自己否定掉……他全部自学完了从初中到大学的全部课程。

  渐渐地,他为自己独辟了一条思考问题的思路,他善于从纷繁复杂的事物中发现问题,然后解决它;善于不断地去怀疑事物,然后证明它、解决它;凭着对各个学科的深入理解,他可以凭着知觉去独立、准确判断一个事物的价值;还有,就是他为自己树立了不畏困难,勇往直前的信心。他没有想到,自学所练就的各种能力及培养出来的意志,成为后来激发他创造力的源泉!

  如果说10年前,是王志新的争强好胜驱使他去力争上游,到这个时候,他已不在是年少气盛的小伙子了,他开始以智慧为自己的前进加足马力。

  1982年,王志新考取了中国科学院生物物理研究所硕士研究生,在著名科学 家邹承鲁 教授的指导下,从事酶结构与功能的研究。这成了他人生的一个重大转折点。中国科学院是中国最高的科学殿堂,有幸在这个汇集了我国最优秀科学家的环境里学习、成长,王志新知道,自己正走在一条充满荆棘却通往顶峰的路。

  首先,他投入了相当的精力去积累基础知识。他根据自己的兴趣和对生物学发展的一些想法,选择了概率论和统计力学。而在同业中,几乎没有人选这两科。同学们都不解,选择这两门与生物学并没有什么直接联系的课,费时又无意义。王志新有自己的想法。自上世纪中期以来,现代科学在高度分化的基础上,又日益走向综合。随着现代科技综合思潮的蓬勃发展,各门学科知识彼此间的联系日益紧密,一门学科的发现已经越来越依靠其他的科学知识和方法,如果一个科学家具有多种学科和专业知识,就能够对跨学科、跨领域的问题进行综合考察和分析。

  王志新在长期的自学过程中,培养了自己发现不同学科领域间相互关系的能力。他的选择很快得到了证实。在蛋白质化学领域中,用化学修饰的方法研究酶分子中某些侧链集团性质的改变与酶活性丧失之间的关系,是阐明酶分子活性性质的一个重要手段。1962年,邹承鲁用统计学方法得到了不同情况下描述侧链集团修饰与酶活性丧失之间关系的公式,并根据这些公式确定酶分子性质和数目的作图方法,为许多国外著名酶学专著所收录。为此,邹承鲁获得了1987年国家自然科学一等奖和1989年度陈嘉庚生命科学奖。由于这一方法在蛋白质化学研究中的重要性,国外许多学者都曾对该方法进行了深入理论研究,并试图从理论上导出邹承鲁公式,但他们的研究结果都仅仅证明了在某些特定情况下,邹氏公式是正确的。王志新用概率论的方法,给出了在一般情况下邹承鲁公式成立的严格证明,并将邹承鲁作图法推广到了寡聚酶的情况,扩展了这一方法的适用范围。

  有人觉得他的思维有些怪,他总是从常人无法想到的另外的途径使棘手的问题迎刃而解。王志新说,我只比他们在其他学科多了解了一些,就像奔往同一个目的地,我可以有许多途径,也可以将更多的办法同时运用,选择最省时的捷径。就如同英国科学家贝费里基在他的《科学研究艺术》一书中所说:“成功的科学家往往是兴趣广泛的人,他们的独创精神可能来自他们的博学。”控制论的创始人、美国数学家维纳也认为:“在科学上能够取得最大收获的是科学之间的空白地带,到科学上的这些空白地带去,作适合的勘察工作,只能由这样一些科学家来担任:他们每个人都是自己领域的专家,但是每个人对他邻近的领域有十分正确的熟练知识。”

  王志新闯进了科学的领地,越往前走,视野就越开阔,他从各种书中,各种知识中选取通过胜利之门的钥匙。他经常遗憾地说,我读的书很少。其实他只是觉得“文革”那10年中,被无情的荒废的时间太多,而现在,他在广泛的涉猎之后更多的发现:读书固然很重要,单要在科学的道路上有所突破,更要有创造性的发现。王志新对新书的选择很广泛,而每读一本书,他都能从中发现些什么。“你知道吗,我的每篇论文几乎都来自一本书,教科书、理论书、甚至中学生的科普书,都对我很有作用。比如我找到一篇有关‘信息论’的科普书,是讲关于怎样评价天气预报的好坏,我突然想到,能不能来评价一下我们研究的生物分子结构预测呢?后来,果然就写成了一篇论文,发表在国际著名的《自然结构生物学》杂志上。”

  创造,就是从人们熟知的事物中去发现更新的。王志新从来不轻易放过一个问题,也从不轻易地承认一种观点。他经常说,大疑则大悟,小疑则小悟,不疑则不悟。在酶活性不可逆抑制的研究中,有一次,王志新发现了一本著名的酶学教科书在讨论这一问题时有些错误,于是写了一篇论文纠正了原书中的错误。不久,他又在蛋白质二级结构预测研究中,发现了一个已有20年历史的在理论上存在严重问题。他根据自己的研究结果指出了解决这一问题的途径。王志新认为,一个熟悉的、为大家所公认的已建立的体系很容易使人就范,如果承认了这一范围内的所有一切都是合理的,那么就不会有创新,就失去创新的可能。

  他从导师邹承鲁身上也看到了这一点。邹承鲁曾说:“我们在拿到一篇论文后首先要抱着怀疑和审视的态度去读它,看文中的实验设计是否合理,看所得到的结论是否恰当。只有当认真仔细地检查了这一切后,才能考虑是否接受文中的观点。”纵观古往今来的科学家,那些真正有成就的,都是在科学创造中,敢于怀疑,勇于冒险,具有开拓性的人。一部科学发展史,就是无数科学家高举批判和怀疑的旗帜,冒着风险,投身新领域,不断超越前人,求新求异的历史。

  多年的学习积累之后,王志新知道了自己真正的兴趣所在。研究蛋白质空间结构预测。这是一项艰苦的基础研究,蛋白质是生命物质的重要组成部分,要充分发挥它的作用就要了解它的结构。

  王志新直奔兴趣而去。他说,搞基础研究其实很苦,一定要有兴趣。我往往会因为一个问题而冥思苦想,有时会花费很多的时间和精力,可一旦解决了,心理就会有一种成就感。那是别人不能体会到的喜悦。他几乎让自己全方位处于思考状态,而这种状态又是轻松的。他可能在欣赏NBA精彩表演的同时,脑子里迅速排列一天来的思考结果;也可能在听别人讲述某一想法的时候,脑子中一直在苦苦思索的问题已豁然解决。

  这样的一种状态,使他在自己的研究过程中形成了一种知觉,他可以在无意识中,从纷繁复杂的各种事实材料中敏锐地发现其中含有的本质性因素。在一次学术研讨会上,一位研究生在他的实验结果中提到了一些观察到的异常现象,但是当时他本人和其他人都没有过多注意这一点。王志新的知觉在脑中闪了一下,他意识到现有的所有模型都不能解释这些实验现象,其中必定还存在着某些未知因素。他对这一问题进行了仔细的研究,得到了一个合理的理论模型。之后他又设计了新的实验去进一步验证,得到了令人满意的结果。

  创造要勤奋,要付出艰苦,要努力去开拓一个未知的世界。未知世界才有魅力和有诱惑,而那里通常是充满迷惑的。当那些未知世界的探索者凭借顽强毅力在困惑中抗衡坚持时,突然智慧的火花迸发了,原本显得杂乱无章的现象终于现出了相互联结的纽带,脉络变得清晰可辨了。这智慧的火花就是灵感之光。

  1990年,王志新在美国康奈尔大学做博士后期间,开始对蛋白质二级结构预测的问题产生了兴趣。蛋白质二级结构预测是解决蛋白质折叠问题的最关键步骤,尽管经过了科学家们20多年的艰苦努力,最好的预测方法的预测成功率只有65%左右,还远远不能满足正确的推测蛋白质三维结构空间的要求。他意识到决策理论可能会在解决这一问题中起到关键作用。王志新马上学习了有关知识,经过一段时间的学习,他基本掌握了决策理论的基础知识,但苦恼的是他一直找不到这一理论与蛋白质结构预测之间的关系。

  两年后的一天,王志新正在实验室里准备其他问题的实验,就在一刹那,突然灵感来了,他觉得一直困扰他的问题在脑子里渐渐显现出了清晰的影子。他立即跑道电脑前,把他的思路整理出来。就是这一刹那,他解决了与蛋白质二级结构预测有关的几个重要的理论问题:提出了“包含在一个预测方法中的信息量是评价该方法价值客观指标”的新观点,从理论上给出了随着已知空间结构的蛋白质数目的增加,蛋白质二级结构预测的精度可以进一步提高的严格证明。

  王志新经常会被带到一个阳光灿烂的地方。在那里,他尝到了创造的快乐,体味到经过孜孜不倦,艰苦努力,领悟突然而至的喜悦。也增强了自信。灵感带他在科学的道路上跃进,每跃进一步,他都会坚定向前的信心。

  王志新承认,经过多年艰苦劳动和学习努力,现在正是他的黄金时期。作为中国科学院生物物理研究所研究员,生物大分子国家重点实验室副主任,近几年来,以主要完成人之一的身份承担的“酶活性不可逆改变的动力学”等科研项目先后获得中国科学院自然科学一等奖和国家自然科学二等奖。1993年和1994年,他还先后获得了中国科学院青年科学家奖一等奖和第二届中国青年科学家奖。

  他全身心地投入自己的研究中,仿佛全身的细胞时刻在震荡着创造的活性,使他充满信心地向前。在这条科学之路上。他饱尝了艰辛,也体验到了胜利者的愉悦。尽管我们不能以“进展”来衡量他每一天的成绩,但他正在以平均每年4至5篇论文的速度,将最新的学术见解发表在国际重要科学刊物上。

  当年,他在读邹承鲁的研究生时,这位极有远见的老教授就鼓励他,要争取在国际重大科学刊物上发表文章,要敢于踏进世界最先进行列,要让外国人知道,我们中国科学家在做一流的科学研究。王志新因此深受感动,也极大地被激励:“我现在在做的就是世界各国科学家都在为之努力的前沿课题。我们需要冲击世界的科研前沿。”虽然现在国内的科研条件并不理想,科研水平与世界还有差距,但王志新觉得,在中国作科学家能够得到特别尊重。他曾在美国康奈尔大学做博士后,在美国北达科他州立大学物理化学系做研究助理,美国优质的物质生活以及教授们的多次挽留可以是他留在那里的很好的借口。王志新几乎没有考虑,做这项研究我并不需要特别的环境和条件,我是用我的智慧去工作的。而且我永远无法忍受中国人的科研成果要一辈子挂在外国人的名下。世界性的难题由我们中国人首先突破它不是没有可能。

  在中国,王志新心理有强烈的自豪感和自信心在荡漾。“我不认为我绝顶聪明,我也不认为我努力够了。”王志新也是在不断的否定自己的同时,找到了前进的动力。“人需要不断学习,不断发现新东西,创造力才不会枯竭。”王志新的目标是做最优秀的世界级科学家。“所谓世界级科学家,就是做着最前沿的科学研究,经常取得领先于其他人的成果。”不断对自己提出更高的要求,然后去追赶,去攀登,去争做一流的。对王志新来说,这就是那股永远推动他向前的魔力。