莊 小 威

生物物理學(xué)家

中國(guó)科學(xué)院外籍院士

美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士

2003年獲得麥克阿瑟天才獎(jiǎng)

2006年獲哈佛大學(xué)雙聘教授

2011年獲得賽克勒國(guó)際生物物理學(xué)獎(jiǎng)

2019年獲得美國(guó)科學(xué)院分子生物學(xué)獎(jiǎng)

2020年獲得維爾切克創(chuàng)新生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

1972年1月，莊小威出生于江蘇省如皋市，而如今50歲的她，卻已經(jīng)是享譽(yù)全球科學(xué)家。

她是個(gè)名符其實(shí)的奇女子：中科大首屆少年班高材生，34歲成為哈佛大學(xué)雙聘教授，40歲刷新美國(guó)國(guó)家科學(xué)院最年輕華人院士紀(jì)錄，此后兩年又陸續(xù)成為美國(guó)人文與科學(xué)院院士和中科院最年輕的外籍院士。她所取得的成就和榮獲的獎(jiǎng)項(xiàng)，也趕超了許多資歷老名氣盛的科學(xué)家。

2014年，她與諾獎(jiǎng)擦肩而過時(shí)，也引發(fā)了很多人關(guān)注和爭(zhēng)議。

今天，我們一起認(rèn)識(shí)這位“少年班”出身的哈佛雙聘教授，與諾貝爾獎(jiǎng)只差“運(yùn)氣”二字的偉大科學(xué)家——莊小威

天才少女的求學(xué)之路

莊小威出身于書香門第，她的父親和母親都是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授。受父母親的影響，她從小聰明伶俐， 雖未曾正規(guī)學(xué)過拼音識(shí)字，但5歲時(shí)莊小威就是科大附小二年級(jí)的學(xué)生了。在班里，她年齡最小，卻是最聰明的學(xué)生。

中學(xué)時(shí)，她各門功課都很拔尖，曾榮獲全國(guó)中學(xué)生數(shù)理化競(jìng)賽第一名。莊小威當(dāng)年的老師，如今已年過七旬，但提起這個(gè)30多年前的學(xué)生，卻仍舊記憶猶新。

“首屆22個(gè)學(xué)生是全國(guó)招生，雖然只有十二三歲，莊小威卻是百里挑一的智力超群。她上課非常專心，學(xué)習(xí)特別刻苦用功，求知欲強(qiáng)，有打破沙鍋問到底的勁頭?！?/p>

老師也清晰記得那時(shí)莊小威在課堂上專注的眼神，“老師到哪，她的眼睛就跟到哪，聚精會(huì)神一刻都不會(huì)落下”。

后來，莊小威被推薦到北京景山學(xué)校上了半年中科大預(yù)備班;13歲轉(zhuǎn)入蘇州中學(xué)中科大預(yù)備班;5歲那年她如愿以償，以高考600多分的狀元成績(jī)考進(jìn)中科大少年班。

聰慧勤奮創(chuàng)四科滿分傳奇

莊小威受父母耳濡目染的影響，從小就喜歡物理，談到物理，像談?wù)撚H密無間而又欽慕的朋友。

“物理有著很強(qiáng)的邏輯性，真的覺得物理非常的美，非常嚴(yán)謹(jǐn)，很合我的口味，任何東西都有它的邏輯推理，不要死記硬背，注重邏輯推理，一連串下來，理解了也就全部學(xué)會(huì)了?！?/p>

她花時(shí)間和精力，力圖把每一個(gè)物理定律搞得透透徹徹清清楚楚，絕不放過一個(gè)細(xì)節(jié)，甚至發(fā)展到近乎癡迷的程度。

中科大上學(xué)期間，莊小威在數(shù)學(xué)、物理課考試?yán)飵缀趺看味嫉脻M分，化學(xué)，計(jì)算機(jī)等課也成績(jī)優(yōu)秀。她并不在意分?jǐn)?shù)，只是很享受探索問題的過程，但優(yōu)秀的成績(jī)伴隨著她的努力接踵而來。結(jié)果一不小心，理論力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)四大力學(xué)專業(yè)課她都考了滿分，這個(gè)傳奇紀(jì)錄至今仍無人打破，成為中科大物理系一個(gè)難以逾越的豐碑。

中科大畢業(yè)后，莊小威來到美國(guó)在加州大學(xué)伯克利分校繼續(xù)攻讀物理學(xué)博士學(xué)位。

莊小威一直以天才的形象示人，過人的天賦聰慧讓許多人望塵莫及。但實(shí)際上，任何的成就都不會(huì)來得那么理所當(dāng)然，而成長(zhǎng)中的艱辛和努力付出只有本人知道。后來在哈佛大學(xué)工作期間，一周7天時(shí)間，莊小威每天都從早上10時(shí)工作到半夜12時(shí)。

這位除了吃飯之外，寸步不離實(shí)驗(yàn)室的工作狂人，用自己的天分和勤奮向世界展示著華人女科學(xué)家的翩翩風(fēng)采。

求學(xué)路上越挫越勇

莊小威在求學(xué)的路上取得了無數(shù)優(yōu)異的成績(jī)，被各種光環(huán)和榮耀包裹，但是

其實(shí)她遇到的挫折也是挺多的，只是越挫越勇不畏懼。

1997年，莊小威博士畢業(yè)時(shí)就遇上了一次重大挫折。當(dāng)時(shí)，她的導(dǎo)師、華裔科學(xué)家沈元壤鼓勵(lì)她找教職。滿以為進(jìn)入斯坦福大學(xué)物理系當(dāng)教師已經(jīng)板上釘釘?shù)乃?，吃到了人生中的第一個(gè)閉門羹。

她說，“我差點(diǎn)拿到斯坦福的錄取通知，學(xué)術(shù)委員會(huì)一名教授給我打了電話，以為得到這份教職已是板上釘釘?shù)氖?，我特高興，開始自我膨脹，覺得自己挺了不起的，可是兩天后，這名教授通知我因?yàn)闆]做博士后，認(rèn)為有缺陷，不錄用我了。誰知?jiǎng)偵咸?，又要入地。我哭了一整天，很傷心。?dāng)時(shí)我只想到做教授很風(fēng)光，其實(shí)并不知道自己要做什么。后來想想傷心很大一部分是虛榮心作怪，我并不覺得人生重要的機(jī)會(huì)沒有了，我同學(xué)剛跑到斯坦福來做博士后，而我一出現(xiàn)就是斯坦福的助理教授，比他們厲害多了，我真的覺得這是一種虛榮。不過從那之后，我做了一個(gè)非常正確的決定：讀博士后?！?/p>

莊小威重整旗鼓后投入到斯坦福大學(xué)的知名華裔科學(xué)家朱棣文教授旗下去做博士后。在這里，她的研究方向發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，從物理轉(zhuǎn)入到生物。

從物理到生物，這個(gè)偶然的變更帶莊小威進(jìn)入了一個(gè)完全不同的學(xué)術(shù)世界：“做生物研究有做物理沒有的體驗(yàn)。做物理研究，經(jīng)常是自己提出問題，自己給出解答，沒多少人關(guān)心。做生物研究，不需要挖空心思去想新題目，有很多自然而然的東西，因?yàn)樯锔覀兿⑾⑾嚓P(guān)。而且大家都關(guān)心健康，因此比較容易產(chǎn)生社會(huì)共鳴?！?/p>

莊小威在接觸到生物學(xué)領(lǐng)域后，發(fā)覺人類對(duì)生命的認(rèn)知有諸多空白，這讓她產(chǎn)生了一種前所未有的期待，期待自己能夠進(jìn)入這些嶄新的領(lǐng)域去填補(bǔ)空白。她對(duì)此產(chǎn)生了真摯的熱愛，并投入了滿腔的熱情。

但是事實(shí)上，莊小威在加入朱棣文斯坦福大學(xué)實(shí)驗(yàn)室之前，對(duì)生物學(xué)沒有一點(diǎn)了解，她在大學(xué)沒修過生物課，甚至連DNA和RNA的區(qū)別都不知道。早年莊小威只喜歡物理學(xué)，篤信“眼見為實(shí)”，對(duì)“混亂”的生物學(xué)并不感興趣，可能是因?yàn)榧?xì)胞中大量分子混在一起，很難看清它們之間是如何相互作用的。

然而初生牛犢不怕虎，從此闖入生物學(xué)，讓她有一種無知而無畏的感覺。

2003年，31歲的莊小威拿下了全美“麥克·阿瑟天才獎(jiǎng)”，成為第一位獲此榮譽(yù)的華人女科學(xué)家，也是24個(gè)獲獎(jiǎng)中最年輕的一位。

2012年8月，莊小威回到中國(guó)，成為北京大學(xué)第二位大學(xué)堂頂尖學(xué)者，此前的一位是諾貝爾物理獎(jiǎng)得主、普林斯頓大學(xué)教授崔琦。

突破衍射極限  卻與諾獎(jiǎng)擦肩而過

莊小威當(dāng)初跨界投入生物領(lǐng)域是個(gè)很大的挑戰(zhàn)，但是物理專業(yè)的研究基礎(chǔ)也給了她很多的幫助。她創(chuàng)造性地將生物熒光和顯微分析技術(shù)結(jié)合，發(fā)明了“超高分辨熒光顯微技術(shù)”。這種技術(shù)，克服光學(xué)顯微鏡的衍射極限，使得實(shí)時(shí)揭示生物分子運(yùn)動(dòng)成為可能。

傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡存在著一個(gè)衍射極限，使光學(xué)顯微成像系統(tǒng)只能在樣品上形成有限的光斑(艾里斑)。因?yàn)檫@個(gè)光學(xué)衍射極限的存在，能觀察到200——300納米已經(jīng)是極限了。并且在真空條件下生物無法生存，電子顯微鏡觀察生命運(yùn)動(dòng)也基本沒轍，所以要想觀察到細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器、病毒如何影響細(xì)胞等生命活動(dòng)過程，也變成亟待解決的問題。

(圖：極度罕見，可以在真空下生存的生物“水熊蟲”，在電子顯微鏡下的照片)

莊小威研究的“超高分辨熒光顯微技術(shù)”，正好打破了這個(gè)瓶頸。長(zhǎng)達(dá)10年的物理學(xué)根底賦予她敏銳的直覺，啟發(fā)她創(chuàng)造性地將帶熒光的分子標(biāo)記物附在病毒上，當(dāng)用激光照射時(shí)，標(biāo)記物會(huì)發(fā)射出艷麗迷人的色彩。借助超分辨率顯微鏡技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)跟蹤拍攝。莊小威創(chuàng)造性地將熒光光譜和顯微分析技術(shù)應(yīng)用于單個(gè)分子，這種嶄新的物理手段，使得實(shí)時(shí)揭示復(fù)雜生物過程中的分子個(gè)體及其運(yùn)動(dòng)步驟成為可能。

莊小威說道：“我們想給這個(gè)方法起一個(gè)有力的名字，STORM在英文中的意思是'風(fēng)暴’，很響亮?！?/p>

幾乎在同一時(shí)期，國(guó)際上也有其他的團(tuán)隊(duì)做出了類似的成果。2006年8月9日莊小威的STORM發(fā)表在《自然-方法》上。一天之后，美國(guó)科學(xué)家埃里克·貝齊格(Eric Betzig)基于相似原理的PALM發(fā)表在《科學(xué)》上。此后，莊小威也成了超分辨率熒光顯微鏡的大戶，隔三差五就在頂級(jí)雜志上發(fā)表重要研究成果。那時(shí)很多人都認(rèn)為莊小威會(huì)是2014年的諾獎(jiǎng)得主，但是，世事卻總是在關(guān)鍵時(shí)刻和莊小威開玩笑。

2014年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了三位在超高分辨率熒光顯微成像技術(shù)上做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家，除了貝齊格之外，還有美國(guó)科學(xué)家威廉姆·莫爾納爾和德國(guó)科學(xué)家斯特凡·赫爾。

同為“超分辨率熒光顯微鏡”的研究，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)名單上卻沒有莊小威，這在華人世界引起了不少爭(zhēng)議。

北京大學(xué)教授饒毅表示，貝齊格與莊小威的工作在物理原理上完全一樣，兩人同時(shí)發(fā)表論文，不明白結(jié)果為什么會(huì)出現(xiàn)厚此薄彼。

北京大學(xué)副教授席鵬在這個(gè)科研領(lǐng)域頗有發(fā)言權(quán)，因?yàn)樗S當(dāng)年諾獎(jiǎng)得主、該領(lǐng)域公認(rèn)的領(lǐng)軍人物黑爾學(xué)習(xí)，他表示：莊小威沒能獲獎(jiǎng)，我大感意外。這說明種族主義和性別歧視，其實(shí)不僅沒有消失，而是日?？梢?。

瑞典皇家理工學(xué)院化學(xué)專業(yè)博士徐磊稱“諾獎(jiǎng)獲得者埃里克·貝齊格在超分辨率顯微鏡方面的貢獻(xiàn)不如莊小威”。多名研究人員認(rèn)為莊小威的貢獻(xiàn)比有的獲獎(jiǎng)?wù)吒蟆?/p>

在很多華人科學(xué)家聚集的網(wǎng)站上，大家也都紛紛為莊小威抱打不平。關(guān)于性別歧視、種族歧視之類的猜測(cè)不斷......

最終，諾貝爾獎(jiǎng)委員面對(duì)這一質(zhì)疑，給出了這樣的解釋：

第一：白茲格早在1995年發(fā)表了論文，對(duì)這一技術(shù)提出了理論設(shè)想。

第二：白茲格論文的收稿時(shí)間要比莊小威早幾個(gè)月。

雖與諾貝爾獎(jiǎng)無緣，但莊小威的成就確實(shí)是諾獎(jiǎng)級(jí)別的。曾經(jīng)有學(xué)生問她如何向諾貝爾獎(jiǎng)而努力沖刺時(shí)，莊小威的回答出人意料：“我不想向諾貝爾獎(jiǎng)努力，我覺得做研究首先是你喜歡做，其次對(duì)人類有貢獻(xiàn)。做任何事情都不應(yīng)為任何一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)去做，那樣就沒意思了，所以這絕對(duì)不是我的人生規(guī)劃?！?/p>

一直以來，莊小威仍堅(jiān)持致力于將STORM的能力提高，并在2020年，榮獲年度維爾切克創(chuàng)新生物醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

維爾切克創(chuàng)新獎(jiǎng)(Vilcek Prize for Creative Promise)頒發(fā)給在美國(guó)以外出生的38歲以下杰出藝術(shù)家和科學(xué)家，獎(jiǎng)勵(lì)其在職業(yè)生涯的早期階段展現(xiàn)出的非凡創(chuàng)意和作出的原創(chuàng)性貢獻(xiàn)。該獎(jiǎng)項(xiàng)每年頒發(fā)兩人，一個(gè)為生物醫(yī)學(xué)研究者，另一個(gè)為藝術(shù)或人文類。

在科研的道路上，莊小威一直心無旁騖的做科學(xué)，持之以恒的努力，享受過程的心態(tài)，也是她走向成功的風(fēng)向標(biāo)。

她是真正的學(xué)者，身上所具備的無所畏懼、意氣縱橫、不忘初心的精神值得每一位科研人員學(xué)習(xí)!

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