“有人說，你得了諾貝爾獎(jiǎng)，不需要再學(xué)習(xí)了。”
2016年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主伯納德·盧卡斯·費(fèi)林加（Bernard Lucas Feringa）搖搖頭：“不是的，當(dāng)我們想要制造智能藥品（smart medicine），就要和生物學(xué)家、臨床醫(yī)生合作，我需要了解他們的知識(shí)。我們相互學(xué)習(xí)、相互欣賞，這極其重要。”
正如幾年前，他專門買了本細(xì)胞學(xué)的書，1200頁，像個(gè)大一新生一樣從頭學(xué)起，一步步理解并實(shí)踐著偶像達(dá)·芬奇在150年前說的那句名言——“當(dāng)自然完成了對(duì)它的物種的生產(chǎn)的時(shí)候，人類就要開始在自然的幫助下創(chuàng)造無限的種族和物種。”
今天（5月10日）上午，第六期“浦江科學(xué)大師講壇”在復(fù)旦大學(xué)相輝堂舉行，這位荷蘭科學(xué)家以“造‘小’的藝術(shù)：從分子開關(guān)到分子馬達(dá)”為題，熱情分享了他的研究故事，以及對(duì)于學(xué)術(shù)與創(chuàng)新的洞見。
上海市政協(xié)副主席吳信寶出席講壇并為費(fèi)林加教授頒發(fā)“主講科學(xué)家”紀(jì)念證書，復(fù)旦大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士金力主持講壇并致辭。上海市政協(xié)副主席錢鋒，上海市政協(xié)科教委、市科技黨委、市科委、市教委、市科協(xié)等單位負(fù)責(zé)人，上海市各高校、中學(xué)師生及科研人員代表出席活動(dòng)。
從荷蘭農(nóng)場(chǎng)走出的諾獎(jiǎng)大師
多年以后，面對(duì)一張張年輕聽眾的面孔，費(fèi)林加總會(huì)懷念童年時(shí)代的農(nóng)場(chǎng)生活。
那是他夢(mèng)想開始的地方——一個(gè)美麗的荷蘭小鄉(xiāng)村。12歲之前，費(fèi)林加從未離開過那里。他有個(gè)很大的家庭，在9個(gè)兄弟姐妹中，他排行第二。
在費(fèi)林加記憶里，家鄉(xiāng)的一切都是那么新奇有趣。“對(duì)年輕人來說，最重要的是要提出問題。”為什么花朵如此美麗？為什么春天作物生長(zhǎng)？一個(gè)個(gè)問題背后，是幼時(shí)的費(fèi)林加對(duì)世界的好奇。
在農(nóng)場(chǎng)的閣樓上，小費(fèi)林加擁有了一座小小的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，這是他在化學(xué)王國(guó)里的第一塊自己的領(lǐng)地。在那里，他親手合成化合物，觀察漂亮的晶體，通向科學(xué)的冒險(xiǎn)之旅就此啟程。
我喜歡分子世界，但是在分子美麗的花園中，我也常常迷路，找不準(zhǔn)方向，但是這些讓人‘繞圈圈’的問題是最有趣的，它們會(huì)帶來意想不到的答案，改變我們的世界。
懷著對(duì)分子研究的熱情，費(fèi)林加進(jìn)入格羅寧根大學(xué)（University of Groningen）學(xué)習(xí)。
期間，他親手做出了一個(gè)分子。“記得當(dāng)時(shí)我告訴教授我做出了分子，他說，世界上在你之前沒有人做出過這個(gè)，這個(gè)分子是屬于你的。”提起這件事，費(fèi)林加今天依然驕傲，“盡管這個(gè)分子并沒有什么用處”。
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費(fèi)林加創(chuàng)造的第一個(gè)分子
至于幾十年后能獲得諾貝爾獎(jiǎng)，是費(fèi)林加壓根沒想過的事情。“就像參加奧運(yùn)會(huì)的運(yùn)動(dòng)員，不是一天到晚想著拿金牌的。這需要努力訓(xùn)練，還有點(diǎn)運(yùn)氣。”
費(fèi)林加主要研究的“分子機(jī)器”，是指由許多不同分子水平部件組裝在一起的裝置，這些分子部件在外部刺激下，可以像機(jī)器一樣運(yùn)動(dòng)，是一種超分子體系。“分子開關(guān)”是其中一個(gè)非常重要的研究成果。
什么是開關(guān)？能夠在0和1兩種狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的分子就是開關(guān)。費(fèi)林加俏皮地眨眨眼：“眼睛就是一種最簡(jiǎn)單的生物開關(guān)。”而分子開關(guān)則將0和1的轉(zhuǎn)換帶到了納米級(jí)的尺度。
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光控細(xì)菌的培養(yǎng)
費(fèi)林加相信，分子開關(guān)的光敏性與可以對(duì)患處實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療的特點(diǎn)，讓它能夠在醫(yī)藥行業(yè)大顯身手。“眾所周知，細(xì)菌的耐藥性是人類的‘定時(shí)炸彈’，于是我們生產(chǎn)了能夠以光來激活的抗生素，通過光線的照射實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉。”
他向大家展示了自己的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)皿中的細(xì)菌在沒有光線的地方可以正常生長(zhǎng)，而在有光照的地方無法生存。“這意味著，未來藥品會(huì)變得更加安全。”
5人，8年，造出2納米微型車
“我們要以什么樣的方式面對(duì)未來？”略作停頓后，費(fèi)林加伸手向前輕輕一握。
迎接未來最好的方式就是‘發(fā)明未來’。
因?yàn)橄矚g發(fā)明，費(fèi)林加做過很多有趣的嘗試——荷蘭以風(fēng)車著名，他便想著用分子來搭一座風(fēng)車，“有底柱、風(fēng)葉和軸，通過光的驅(qū)動(dòng)，能像真正的風(fēng)車一樣轉(zhuǎn)起來。”甚至造出一整個(gè)能放在水平面上的“分子風(fēng)車公園”。
通過觀察月亮與地球的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，費(fèi)林加和學(xué)生還一起設(shè)計(jì)了一個(gè)頗具浪漫色彩的分子機(jī)器，在旋轉(zhuǎn)時(shí)就像是月亮繞地球。
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能像“月亮繞地球”一樣的分子機(jī)器
費(fèi)林加合成的分子馬達(dá)，則是將宏觀意義上的發(fā)動(dòng)機(jī)在微觀層面進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，是分子機(jī)器的關(guān)鍵組成部件之一。“一旦在分子層面控制了運(yùn)動(dòng)，就為控制其他各種形式的運(yùn)動(dòng)提供了可能。這一研究成果為未來新材料的研發(fā)開啟了廣闊前景。”
控制分子馬達(dá)運(yùn)動(dòng)最重要的問題是什么？“那就是控制馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)，包括速度和方向。”費(fèi)林加研制的第一個(gè)分子馬達(dá)，一小時(shí)只能轉(zhuǎn)一圈，“可不能把這個(gè)馬達(dá)安在車上，太慢了”，而最新的分子馬達(dá)一秒鐘可以旋轉(zhuǎn)1000萬圈，這是個(gè)驚人的進(jìn)步。
費(fèi)林加由此進(jìn)一步深入，開展“人工肌肉”研究項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目中幫助肌肉收縮的就是分子馬達(dá)。當(dāng)聽眾針對(duì)人工肌肉提問，費(fèi)林加大手一揮，興致勃勃邀請(qǐng)對(duì)方上臺(tái)扳手腕。落敗后的他笑著打趣：
我現(xiàn)在比不過你，但等到我可以裝上人工肌肉，那么多分子馬達(dá)集中發(fā)力，一定比你的力氣大得多！我們打個(gè)賭，五年后再比一下。
通過耦合分子馬達(dá)，費(fèi)林加團(tuán)隊(duì)還研制出四輪“分子車”。在這輛大小僅有2納米微型的車上，分子馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)的力轉(zhuǎn)化成為平移的力，世界上最小的車就這樣開動(dòng)了。
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納米車
為了造出這輛微型納米車，費(fèi)林加和4個(gè)學(xué)生花了足足8年時(shí)間。一開始他們?cè)斐鰜淼乃妮喖{米車，所有輪子往一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，車子只能原地打轉(zhuǎn)不能前進(jìn)。團(tuán)隊(duì)花了3年糾正錯(cuò)誤。
但費(fèi)林加不怕犯錯(cuò)，也建議大家千萬不要害怕犯錯(cuò)。
科學(xué)研究中，所有的門路都要自己摸索，到底哪里走得通一開始誰都不知道，所以你必須允許犯錯(cuò)，并會(huì)從錯(cuò)誤中學(xué)到知識(shí)。
學(xué)術(shù)研究需要“兩條腿”走路
分子馬達(dá)、納米車、分子機(jī)器……對(duì)于很多人來說，費(fèi)林加做的研究聽上去像是科幻片，距離日常生活依然遙遠(yuǎn)。
事實(shí)上，基礎(chǔ)研究到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用從不會(huì)一蹴而就。費(fèi)林加最為頭疼的問題之一，就是經(jīng)常被問“你的研究有什么用”。
“現(xiàn)在的分子馬達(dá)，相當(dāng)于19世紀(jì)30年代的電動(dòng)馬達(dá)，那時(shí)的研究者僅僅在實(shí)驗(yàn)室里展示各式各樣的旋轉(zhuǎn)曲柄和動(dòng)輪，絲毫不知這些東西將導(dǎo)致洗衣機(jī)、風(fēng)扇的誕生。”費(fèi)林加相信，通過不同學(xué)科的協(xié)力與合作，能鋪就未來發(fā)展之路。
費(fèi)林加暢想，現(xiàn)在，分子馬達(dá)和分子車已經(jīng)可以做出旋轉(zhuǎn)、平移、推動(dòng)這樣精彩的運(yùn)動(dòng)，50年后，它們或許會(huì)迎來實(shí)質(zhì)性應(yīng)用，那時(shí)將做得更多、更好。
比如在醫(yī)療領(lǐng)域，分子機(jī)器可以進(jìn)入人體精準(zhǔn)靶向遞送藥物，為癌癥治療提供助力；在材料領(lǐng)域，分子機(jī)器可以制造能夠進(jìn)行自清潔和自修復(fù)的材料；在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，分子機(jī)器可以成為信息的存儲(chǔ)單元……
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費(fèi)林加的科研團(tuán)隊(duì)
“怎樣創(chuàng)造未來、解決人類現(xiàn)有困境？分子納米技術(shù)可以提供一種路徑，其他科學(xué)也有自己的路徑，但最重要的是我們要將智慧和努力結(jié)合起來。”費(fèi)林加的團(tuán)隊(duì)和合作對(duì)象中包括許多不同國(guó)家、不同專業(yè)的學(xué)者，他也正通過學(xué)習(xí)，與不同學(xué)科對(duì)話交流，激發(fā)更多研究靈感。
科學(xué)的旅程是一場(chǎng)冒險(xiǎn)，對(duì)于年輕人來說，保持好奇、勇于探索是最重要的。
對(duì)于青年學(xué)子，費(fèi)林加總不吝給予最熱情的鼓勵(lì)，同時(shí)不忘建議，學(xué)術(shù)研究行穩(wěn)致遠(yuǎn)的訣竅，需要“兩條腿”走路，而不能“單腳跳”——一方面，致力創(chuàng)新突破，爭(zhēng)取得出開創(chuàng)性成果；另一方面，也要在自己熟悉的領(lǐng)域做些研究，為自己積攢學(xué)術(shù)聲譽(yù)，提高學(xué)術(shù)能力。“這樣一來，即使遇到失敗也有緩沖的余地。”
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