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枝江:乡下“放牛娃”是这样炼成科学家的

发布时间:2019年07月05日 10:01 来源:三峡日报
张永力在耶鲁大学实验室潜心研究。 站在实验室教授墙前,张永力更加坚定探索未知科学的信心。

  人物名片

  1970年,张永力出生于原枝江县老周场公社新场大队。

  1988年,从枝江一中考入上海复旦大学应用物理系。

  1994年,考入中国科学院理论物理研究所攻读硕士研究生。

  1997年,以全额奖学金考入美国波士顿大学攻读物理学博士,第二年成功转学到了耶鲁大学,攻读生物物理与生物化学博士。2003年,取得博士学位。

  2006年,在加州大学伯克利分校完成博士后研究。

  2007年,任阿尔伯特·爱因斯坦医学院助理教授。

  2009年,任耶鲁大学医学院细胞生物学系助理教授。

  2013年,任耶鲁大学细胞生物学副教授。

  2017年,成为耶鲁大学细胞生物学系和分子生物物理与生物化学系终身教授。

  从幼时酷爱文学的“放牛娃”,到考入复旦大学应用物理系的学霸;又从物理学 “跨界”到生物学。

  张永力说:“读书是一件幸福的事儿,我们乡里娃只有靠读书才能改变命运。”一路走来,探索科学和未知的兴趣,成为他不懈的动力。

  趣味盎然的科学,奇思妙想的故事,天马行空的想象……6月27日上午,宜昌爱美语国际幼儿园格外热闹,美国耶鲁大学终身教授张永力博士给孩子们带来了一堂生动有趣的“博士讲堂”。短短两小时的愉快互动,在孩子们幼小的心灵播下了探索科学的种子。

  一周前,张永力博士回国参加“动态单分子技术”国际研讨会。受清华大学、北京大学、中国科学院物理所的邀请,分别做了“蛋白质折叠动力学机制”等方面的学术报告。

  一个从宜昌枝江农村走出去的“放牛娃”,何以成为一名卓有成就的科学家?

  趁张永力博士回宜昌城区探亲之际,本报全媒记者连续几天进行了独家专访。

  书籍引发了他对科学的探索 读书是一件很幸福的事儿

  上世纪七十年代,原枝江县老周场公社新场大队黄家冲的丘陵深处,在连绵起伏的田野里,零零星星地坐落着几间破旧的土坯房,张永力的家就在其中。

  在那个缺衣少粮的年代,一家五兄妹七张嘴吃饭,父母风里来、雨里去,节衣缩食,一年到头还欠债。打猪草、放牛、插秧、割稻,这些农活儿,张永力都做过。

  像很多农村孩子一样, 张永力童年的主要经历之一是放牛。起早贪黑,风雨无阻, 放牛不仅辛苦更是寂寞。于是读书成了他打发时光最好的方法。有一次,张永力看书入了迷,牛吃到了生产队的庄稼,被生产队长狠狠地责骂了一顿。

  夜晚的乡村是静寂的。偶尔, 这静寂被各种红白喜事所打断。在没有电视机的年代,一些走乡串户会打渔鼓的说书人,成了这些群众聚会的明星,出现在村旁的打谷场上,通宵达旦,他们把《水浒传》《三国演义》《隋唐演义》等,一回回地讲得出神入化,张永力听得入迷。

  虽然童年的感受伴随着“穷困和孤独”,还好能读书和听故事。这是张永力津津乐道的两件事。

  有一次,张永力偶然间读到了《神秘岛》的故事。他崇拜故事里的史密斯工程师,并首次深深感受到知识的力量。至今,他还记得文章里的那些语句,“在这片寸草不生的荒地上,乱石遍布,是海鸟的栖身之处。它是否还和其他较重要的群岛连在一起呢?”

  外面的世界究竟是什么样的?这激起了张永力探索未知和科学的欲望。

  因为爱读书,他几乎读遍了所有能读到的连环画小人书,找遍各类文学著作发展到爱读教科书。本年级的读完了,他就去找高年级的同学借书读。

  煤油灯下读书的经历一直伴随张永力的童年和少年。伴着煤油灯下那微弱的火苗,他读完了《三国演义》《水浒传》《欧阳海之歌》等文学名著,在他看来,“读书真是一件很快乐的事儿。如果能有一本新书,那就觉得很幸福了。”

  那时的煤油1角一斤,别人家一斤煤油能用上三个月。而张永力家的煤油,却总是不够用。大哥张永新说他,“你就是个不省油的放牛娃”。在老周场读初中时, 晚上五十多个孩子在同一间教室就着煤油灯学习。烟雾缭绕,一堂晚自习下来,每个人鼻腔里都集满了炭黑。

  张永力对科学的兴趣深受大哥张永新的启发。他当时在一所省属中专读书,爱好物理和无线电, 会修收音机,是一个像史密斯工程师一样多才多艺的人物。他对电磁波绘声绘色的描述,一直留在张永力的脑海里。

  一个人、一本书、一个物品、一件事,往往可能成为外在诱因,激发一个人无穷的潜能和兴趣,引导他们走向科学探索的道路。而对于张永力来说,三十多年后的今天,煤油灯下读书的时光依然清晰,那闪烁的小火苗,那微弱的光,照亮了张永力探索科学前行的路。

  从浓厚兴趣到远大志向

  名师引领他走进科学殿堂

  1985年,张永力初中毕业了。他以原老周场乡第一名的好成绩,被保送到枝江一中。

  在枝江一中,他开始了系统的学习。他有幸赶上了枝江一中最为辉煌的年代之一, 一大批名师集聚,包括校长朱政文、班主任何敬华和彭广新。

  而同时,受到大哥张永新和物理老师们的引导,他对探索了解未知的物理世界产生了浓厚的兴趣。渐渐地,他开始喜欢上了物理学。

  具有文学气质的人,往往在智慧和情感上,都始终保持一颗纯朴的童心。用孩子般天真单纯的好奇心来感受世界和人生,让张永力常常有新鲜的体验和独到的发现。

  然而,究竟是读文学系,还是读物理系?很长一段时间里,张永力在两者之间举棋不定。

  但是,一定要发奋读书,首先考上好大学,成为张永力当时最重要的目标。

  高考前的那年春节,大哥张永新回老家过年,张永力却一个人借住到大哥在宜昌的地下室里,复习备考。宜昌的冬天滴水成冰,没有暖气,地下室里更冷,他就不停地喝水取暖。除了睡觉,他所有时间都用来学习。一个春节,他吃了两大箱方便面。

  功夫不负有心人。1988年9月,张永力顺利考入上海复旦大学应用物理系。

  复旦大学四年的求学经历,更对张永力后来进入科学研究领域影响深远。

  “博学而笃志,切问而近思”的校训,鼓励着张永力去追求自己的理想。在追求自己远大理想的同时,更需要脚踏实地。

  1997年,张永力考入中国科学院理论物理研究所,师从我国著名理论物理学家郝柏林院士和郑伟谋教授,开始向理论生物物理学靠近。

  中国有句古话:“亲其师,信其道”。名师的带领和引导,让张永力从探索科学的兴趣到研究科学原动力的志向升华。

  1994年,张永力拿到美国波士顿大学全额奖学金, 一年后转学到耶鲁大学攻读生物物理与生物化学博士,完成了从理论物理到实验生物物理和生物化学的“华丽转身”。

  张永力说,实际上,这也不叫转身,应该叫做学科的结合和交叉更为恰当。世界上有许多原本做数学、物理、化学、材料、计算机的“大家”都在做交叉学科研究。比如说,DNA发现者沃森和克拉克两位祖师爷,原本都是做物理的。而张永力研究使用的光镊技术,所研究的分子马达、单个分子力的测定、分子之间的运动方式和运动步长、光压等等,都是物理学的方法和概念。

  此外,在求学的过程中,父亲朴实的性格,也给予了他积极向上的力量。张永力说,“在英文里,field有田地和领域两意。父亲是忠厚的中国农民,他的field 在田地,而我的field 在科研领域,同样需要艰辛的劳动。”

  “探索科研的道路,只有真心热爱的人才能走下去,而且必须耐得住寂寞。”

  这些一点一滴潜移默化的影响,让张永力更加热爱读书和科研。

  科学研究永无止境

  他认为解决问题要与众不同

  2003年,张永力开始在加州大学伯克利分校做博士后研究,第一次使用光镊进行单个蛋白质分子动力学方面的实验。

  有趣的是,第一次实验成功后,在接下来的三个月,他居然不能重复这个实验。究竟是怎么了?

  反复试验后,他发现,原来是其中一个关键步骤出现了问题。在第一次实验后,他没有充分理解到那个步骤的重要性,在随后的实验中下意识地做了调整,原以为可以改进实验方法,结果却适得其反。三个月艰辛的实验, 换来的是刻骨铭心的经验和教训。

  他说,“科学来自不断的探索。不断的探索,源于坚强的信念。”科学研究是探索从已知到未知的过程,它需要广博的知识,充分理解已知信息,从而对未知做出尽可能多的推断,进而提出假说或理论。在很多情况下,已知的信息是非常有限的,想象力就变得很重要。到未知领域,要认识到某一个科学手段很独特,将来有很大的发展。

  “对事物的认识要做到与众不同,从新的角度认识问题。”张永力打了个比方,比如人生道路的选择,如果一条路很多人走过了,就不要接着走。

  为什么只有一部分人能抓住机遇?这就是他们与众不同的地方,当机遇来临的时刻,并不是所有人都能意识到,只有那些有不同认识的人,才能抓住好机会。

  这么多年来,张永力一直致力于利用单分子生物物理和生物化学的实验手段,主要关注基本生物过程和人类疾病过程中相关蛋白质的动态结构和折叠动力学。重点围绕SNARE的神经递质和胰岛素胞外分泌调节机制开展研究工作。

  近年来,在耶鲁大学和罗斯曼等知名科学家合作,张永力发现了SNARE复合物组装及去组装的动态平衡控制着钙触发依赖的突触分泌以及其他膜融合过程;开发了新的实验方法及研究理论,用于观察DNA序列依赖性的曲度和柔性。

  在《科学》《美国科学院学报》《分子细胞生物学》《细胞》等国际高水平学术期刊上,张永力发表了40多篇原创论文和出版物。

  张永力介绍,他致力于利用光之力操纵单个细胞,发展“光镊技术”,在分子水平上实时观察并研究生物大分子和复合物相互作用的动态行为,该技术于2018年被美国物理学家阿瑟·阿什金获得诺贝尔奖。

  与系主任詹姆斯·罗斯曼合作的有关细胞囊泡的运输与调控机制方面的研究,获得重大突破,其合作研究成果发表在2012年《科学》杂志上。

  2013 年,詹姆斯·罗斯曼在斯德哥尔摩举行的“诺贝尔奖”颁奖演讲会上突出强调张永力研究团队的重大贡献。

  这,更坚定了他探索未知科学的信心和决心。

  他利用光镊技术建立了研究分子马达的新方法,并对分子机器和分子马达有了进一步的创新研究和认识,揭示了那些分子马达是如何将化学能转变机械运动的奥秘。

  科学研究是无止境的。下一步,张永力的研究方向是物理学与生命科学的交叉。“用物理学思维方式思考生命科学的基础问题,用先进的物理技术检验并实现新奇的想法。”

  “每个人都有自己的个性,家长就是要引导孩子有勇气与众不同。”回国期间,正值中高考旺季,张永力说,中高考是人生的一个转折点,但并不是唯一的转折点,找到好工作也并不是人生的唯一目的。要志存高远,培养自己独特的兴趣,做对祖国对社会有用的人。

  本版图片除署名外均由张永力博士本人提供

(编辑:丁喆)
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