费曼论生物学

理查德·费曼是一位才华横溢、会演奏邦戈鼓、会开锁、名言隽永的物理学家。他的妙语,从发现事物的乐趣到科学的关键,再到火是如何运作的原理,都是科学爱好者的标准谈资。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。


理查德·费曼是一位才华横溢、会演奏邦戈鼓会开锁、名言隽永的物理学家。他的妙语,从发现事物的乐趣科学的关键,再到火是如何运作的原理,都是科学爱好者的标准谈资。

对于合成生物学家来说,最常被引用的是他在1988年去世前留在加州理工学院最后一块黑板上的引言:“凡是我不能创造的,我就不理解。” 这句话为工程师开始从事生物学研究时产生的“创造冲动”赋予了可引用的形式。

费曼当然不是工程师,他是一位理论物理学家——这个领域与创造东西的联系不如与创造方程式的联系紧密。但费曼也喜欢涉猎其他领域,包括在加州理工学院的马克斯·德尔布吕克生物实验室休假一年,研究感染细菌的病毒的基因突变。费曼的自传《你当然是在开玩笑,费曼先生》中关于这种跨学科涉猎的章节,饶有趣味地展现了一位物理学家开始从事生物学研究时会发生什么。


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我在大学期间读了《你当然是在开玩笑》,当时我刚开始在生物实验室工作。我仍然清楚地记得一个关于某种实验室技术在日常生活中的普遍适用性的小轶事,那是我在读书时刚开始掌握的一项技术。

我在那门课程中学到一项有用的实验室技术,至今仍在使用。他们教我们如何用一只手(用中指和食指)拿着试管并取下盖子,同时让另一只手空出来做其他事情(比如拿着吸取氰化物的移液管)。现在我可以一手拿着牙刷,另一手拿着牙膏管,拧开盖子,然后再盖上。

对于费曼来说,这些行业小技巧——生物学家通过经验获得的隐性知识——最终成为了他生物学探索的重点,而不是关于细菌、噬菌体和DNA的任何事实。他总结说:

我在生物学方面学到了很多东西,也积累了很多经验。我更擅长发音,知道论文或研讨会中不应该包含什么,以及在实验中发现薄弱的技术。

这些关于课程的故事是用费曼古怪的混合魅力、傲慢和谦逊讲述的,这种奇怪的特质组合赋予了他信心和好奇心,让他能够跳入一个新领域。费曼谈到在普林斯顿大学的生物课上向同学们做报告,其他学生“歇斯底里地大笑”,因为他把常见的生物学名词发音错误。后来,在冗长的背景知识介绍之后,同学们催促他继续讲下去,说:“我们都知道那些!” 他回答说:

“哦,”我说,“是吗?难怪在你们学了四年生物学之后,我能这么快赶上你们。” 他们把所有时间都浪费在记忆那些东西上,而这些东西十五分钟就能查到。

这一章的标题“猫的地图?”来自一个简短的轶事,捕捉了费曼在面对太多新事实时的谦逊和幽默。

我开始阅读论文。论文一直在谈论伸肌和屈肌、腓肠肌等等。这个那个肌肉都被命名了,但我完全不知道它们相对于神经或猫的位置。所以我去找生物学部门的图书管理员,问她是否能帮我找到一张猫的地图。

“一张猫的地图,先生?” 她惊恐地问道。“您是指动物学图表吧!” 从那时起,就有了关于一个愚蠢的生物学学生正在寻找“猫的地图”的传言。

在生物实验室工作多年后,现在重读这一章,我尤其对费曼描述实验工作的方式、早期分子生物学工具和技术的方式印象深刻,这些工具和技术需要“非常小心和大量繁琐的工作”。与事实、术语或撰写论文的学科惯例相比,这才是生物学实践与理论物理学实践之间出现最大差异的地方。费曼在物理学方面传奇般的思考问题的能力——他的“问题解决算法”——在实验室里并没有起到太大作用,以至于他一度说:“如果我是一位优秀的生物学家,那将是一个了不起且至关重要的发现。但我不是一位优秀的生物学家。”

费曼传奇般的好奇心在他谈论生物学和当时许多尚未解决的问题时也显露出来。他提到了他第一次用显微镜观察。

他们在那里放了一些植物细胞,你可以看到一些叫做叶绿体的小绿点(它们在光照时产生糖)在周围循环。我看着它们,然后抬起头问:“它们是如何循环的?是什么推动它们转动的?” 我问道。

没有人知道。事实证明,当时还不清楚。所以我立刻发现了生物学的一些东西:很容易找到一个非常有趣的问题,而且没有人知道答案。在物理学中,你必须深入一点才能找到人们不知道的有趣问题。

跨学科研究和艺术与科学合作中最令人兴奋的部分之一是聪明而好奇的人们在接触一个新领域时提出的问题,以及从不同角度看待时突出的事物。这些问题有时可能显得幼稚甚至傲慢,但它们最好的时候可以指向没有人知道答案的新方向,并且每个人最终都会以不同的方式看待事物。费曼的伟大才能在于通过物理学家的眼睛向我们展示宇宙——以及生物实验室生活中奇妙和乏味之处。

Christina Agapakis是一位生物学家、设计师和作家,她以生态学和进化论的方法研究合成生物学和生物工程。她在哈佛医学院的博士论文项目包括:设计细菌代谢途径用于生产氢燃料、植物的个性化基因工程、工程化光合内共生以及奶酪气味组学。她与Oscillator和Icosahedron Labs合作,致力于展望生物技术和合成生物学设计的未来。

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