文 | 《中國科學報》記者 趙廣立
因為名字比較特別，胡脊梁從小到大都是老師偏愛點名的對象。
“好多人看到我的名字后可能都會印象深刻，老師點我名后，也喜歡點評幾句，勉勵我好好學習，長大要成為國家棟梁。”在與《中國科學報》的連線中，目前身在麻省理工學院開展博士后研究工作的胡脊梁大方回應。
(資料圖片)
10月7日，這個長相神似明星古巨基的95后小伙，剛剛以第一作者身份，在Science發表了他二度“科研轉向”后的第一篇論文。沒錯，通過物理競賽被保送到清華大學錢學森力學班（即清華“錢班”）后，他先后跟隨自己的興趣兩次調整科研方向，之后不到兩年便發出了這篇Science文章。
胡脊梁告訴《中國科學報》，他會在明年上半年結束MIT的博士后研究后，回國繼續從事科研。他的科研理想，是希望“有一天能夠把生物書寫得像物理書一樣簡潔而優美”。
一個“反直覺”的發現：用物理學描述生態群落
如何定義一個科學問題是優美的、重要的？
胡脊梁的回答是：“和大多數人直覺完全相反的”。
他的這個觀點，受現在導師、年輕的MIT物理系教授Jeff Gore的影響很大。Jeff Gore四十出頭，“有著很高的科學品味和獨特的人格魅力”；他曾在MIT取得物理、數學、電子和金融的學士學位，之后在加州大學伯克利分校完成單分子物理博士論文。在MIT博后期間，Jeff用酵母體系完成歷史上第一次對于生態博弈論的實驗觀測。
胡脊梁發表在Science上的論文，就是一個“反直覺”的發現。
在這篇題為Emergent phases of ecological diversity and dynamics mapped in microcosms的論文中，胡脊梁與Jeff Gore找到了一個用物理學研究思路解決生態學問題的方法。他們一反傳統生物學家不斷追問現象背后機制細節的科研邏輯，致力于“用一個簡潔優美的框架來描述混沌隨機的生態系統”。
結合理論和微生物群落實驗，他們證明：只需要知道“物種數量”和“平均種間相互作用強度”這兩個粗?；瘏?，就可以預測生態群落中涌現的動力學相位及相變。
“熱力學描述大量氣體分子的行為，只需要溫度和壓強等少數涌現的狀態變量，而不需要知道每個分子的坐標和速度。”順著這個思路，胡脊梁他們在生態網絡中發現了類似的粗?；枋龇椒?。
生態學領域對于生物多樣性和群落穩定性的關系一直存在爭議，主因是自然生態系統展現的復雜動力學，既可能是環境的隨機震蕩造成的，也可能是生態網絡的本征屬性（復雜種間相互作用網絡）造成的。對此，一方面，早期一些理論學家提出，生態網絡復雜性的增加必然導致其失去穩定性；另一方面，也有科學家證明生態系統的震蕩能維持物種多樣性。
而胡脊梁等人這項工作提出的框架，恰好將理論生態學這兩個最著名的理論整合到了一起。
這是學者第一次對復雜生態系統提出的一個比較統一的框架——它不再依賴于任何生物學的細節，像一個具有普適性的簡潔公式，可以用來描述大到熱帶雨林、小到腸道菌群的任何一個生態群落。
僅靠兩個變量就預測復雜的生態系統，這是大膽的、頗具開拓性的嘗試。胡脊梁介紹說，這篇論文投出后，返回的審稿意見有50多頁，但三個審稿人都給出了高度評價，“心里就有了底，感覺自己這項工作的意義得到了認可”。
論文發出后也收到了非常積極的評價。北京大學前沿交叉學科研究院定量生物學中心/聯合生命科學中心助理教授李志遠認為，“這是一篇定量微生物群落中‘控制變量與序參量’的漂亮工作”。中國科學院深圳先進技術研究院研究員戴磊則認為，這項工作應該“寫入教科書”。
哈佛大學醫學院副教授、布萊根女子醫院副研究員劉洋彧則肯定了其現實意義：這篇文章的結論“對人類微生物組穩定性研究將產生深遠影響”，而回答這些基本的生態學問題，“將會更好地幫助我們理解微生物組與人類健康的關系”。
一路“開掛”遇伯樂，直博轉碩再讀博
“我的思維方式和研究范式始終都是偏物理學框架的。”
胡脊梁告訴記者，他從小到大的學習和思維，都更喜歡那種簡潔有邏輯、能夠從復雜現象抽象出優美模型或理論的東西。這驅動他一路找到了自己喜歡的研究方向：生物物理學。
天空為什么是藍色的？日出和日落時為什么會變成紅色？兒時的胡脊梁就對這些自然現象很好奇，閱讀的書目也從科普讀物慢慢變成牛頓、愛因斯坦、楊振寧等人撰寫的科學叢書，這些似懂非懂的知識讓他很感興趣，“那時候就想做科學家”。
胡脊梁
然而，通過物理競賽被保送到清華大學后，胡脊梁第一次對“物理”迷茫了。
“當時在錢班學力學、航空航天等內容，感到這些方向上的理論框架已經比較完善，學到的東西可能會更多用于解決一些工程上的細節問題，就覺得取得創新突破的機會不怎么大。”誕生了這個念頭后，胡脊梁開始搜尋新的科研目標。
這期間他看了很多書、聽了很多報告，其中就包括中科院院士施一公關于生命科學研究的講座。“我意識到，生命科學在基礎研究方面有很多突破的機會——它也是一個遠離平衡態的熱力學耗散結構，是一種很獨特的物理體系。”于是從大二起，胡脊梁開始接觸物理和生物交叉的研究領域。
“我大概是第一個從錢班轉去做生物的。”胡脊梁說。沒想到的是，他要做物理生物交叉研究這件事，得到了清華錢班首席教授、中科院院士鄭泉水的大力支持。
“鄭老師在了解到我對生物感興趣之后非常支持我，專門用兩三個小時跟我講交叉研究，還把我推薦給清華生命科學學院的俞立教授。”
俞立課題組的大門就這樣向這個大二學生敞開了。更讓胡脊梁沒想到的是，俞立沒有把他當“小孩兒”，而是將他與博士生一視同仁：給他和博士生同樣的預算、和博士生一樣使用課題組經費，并見空插針地給他補生命科學研究的課。
“這些老師給了我很大的信心和動力。”他說，至今他都和鄭泉水、俞立兩位老師保持著良好的互動。
在俞立“門下”，胡脊梁把作息調成從清晨6點到凌晨1點，用加倍的努力啃下了兩個學科的基礎知識。大四那年，他以第一作者身份，將一篇刻畫“哺乳動物細胞內細胞器在細胞質內的力學行為與其尺度、速度等因素有關”的論文，發表在《美國科學院院報》（PNAS）。
胡脊梁在科研方面優異的表現，使他獲得了多所名校拋來的橄欖枝。2017年，他以直博生身份進入MIT，繼續從事細胞動力學研究。
然而，在細胞動力學領域連續發出3篇PNAS之后，胡脊梁卻想“轉行”。
原因就是Jeff Gore。
Jeff年輕有為，很有聲望。胡脊梁在MIT聽過Jeff的課，也了解過他做的工作，通過跟他的交流，“非常確信他的科研水平，也很喜歡他的科研品味”，重要的是“他思考問題的方式跟我的思維習慣和興趣非常契合，比較確定能從他身上學習很多東西”，而且覺得“一定很享受Jeff組的科學選題”。
Jeff Gore
在直博的第三年換方向，糾結還是有的。胡脊梁向鄭泉水、俞立等老師表達了自己的真實想法，他們都無一例外支持他追隨自己內心的想法。原本還有些猶豫的他，當晚就給Jeff寫了郵件。
Jeff從學業的角度，問他要不要考慮先拿到博士學位，再來課題組做博士后研究。但胡脊梁非常清楚自己想要做什么。于是在完全能夠直博畢業的情況下，他先轉碩士畢業，又轉投到Jeff Gore的“Physics of Living System Center”課題組攻讀博士學位。
“現在回看，那可能是我在MIT讀博期間做得最正確的一個選擇。”胡脊梁告訴《中國科學報》。博士畢業后，胡脊梁繼續留在了Jeff的課題組做博士后研究。
“錢班”夯基礎，MIT拓思路
胡脊梁興趣導向的科研經歷，不僅讓他在不同領域都取得了不錯的成果、收獲了很好的科研體驗，在精神上也更加充實飽滿。他對記者表示，這與他在清華“錢班”夯實科研基礎的“洗禮”和在MIT包容的科研氛圍都分不開。
借此機會，《中國科學報》通過胡脊梁了解了清華“錢班”科研素質培養的概況：
大一期間就有機會接觸許多前沿的學術報告，然后慢慢挖掘到自己潛在感興趣的科研領域，這在“錢班”被稱為“X-idea”；
大二就開始進入SRT（Student Research Training，本科生科研訓練）階段，從具體的科研項目中找“科研的感覺”；
順利的話，大三進入下一階段“ORIC”（Open Research for Innovation Challenge，開放挑戰性創新研究），開始用一年左右的時間獨立負責一個完整的科研項目；
到了大四，就可以參與SURF（Senior Undergraduate Research Fellowship，高年級學生研究員）計劃，每名學生都有機會去海外知名高校進行6-8個月拓展，拓寬國際視野、與國際前沿接軌。
據了解，在鄭泉水等人的努力下，清華大學“錢班”分別于2009年、2011年將SURF、與SRT納入必修環節，并于2014年開設8學分的ORIC。
“我覺得‘錢班’這種緊鑼密鼓、有階段性的科研訓練，對學生是一個非常有效的科研培養模式。”胡脊梁說。他還告訴《中國科學報》，“錢班”并不因其名為“錢學森班”而讓大家專研航空航天，而是充分尊重每名學生的興趣和特長的同時，完成基礎科研能力訓練。
“鄭泉水老師他們經常強調讓大家都能找到自己獨特的興趣點，而不是讓大家都在同一個維度比高低、形成惡劣競爭甚至‘內卷’。”
在MIT度過5年，胡脊梁也留意了中西對學生能力培養的不同。“清華學生的學習壓力肯定比MIT高很多，通過課程打下的知識基礎也非常扎實和牢固；MIT并不注重‘教得全’，而是注重把最前沿的東西傳遞給學生，讓學生感受到有趣，強調學以致用，這是我們缺乏的。”
他也感受到不同的科研氛圍：“美國給我整體的感覺是科研思路更廣，能看到大家做以前沒人嘗試過的新方向更多一些，同時學術交流更順暢些，很多人很樂意把沒發表過的研究拿來作報告；國內相對可能更封閉、傳統些。”
從兩種科研環境中汲取過營養的胡脊梁，自己對做科研也有一點體會。他以偶像楊振寧先生為榜樣分享道：“一定要對自己研究領域有一個宏觀的了解和把握，知道本領域什么問題是重要的、核心挑戰是什么。有了對大局的把控，才能確定下來一個立意比較好的課題、解決一些相對重要的問題。”
相關論文信息：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm7841
標簽： Science
