一位科學(xué)家的多個側(cè)面

張文韜/編譯

● “為什么生活中的其他方面與科學(xué)同樣重要”，這是對一維、二維核磁共振技術(shù)（NMR）做出開創(chuàng)性工作的理查德·R·恩斯特（Richard R.Ernst），與來自布里斯托大學(xué)的斯蒂法妮·哈里斯（Stephanie Harris）在林道會議上討論的話題。

理查德·恩斯特，物理化學(xué)家，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院名譽教授，1991年諾貝爾化學(xué)獎得主（以表彰他在核磁共振（NMR）方面做出的開拓性工作）。

斯蒂芬妮·哈里斯，英國布里斯托大學(xué)的一名研究生，其研究方向是超快瞬態(tài)吸收光譜。這項技術(shù)能夠?qū)崟r捕捉化學(xué)鍵斷裂和結(jié)合、提供化學(xué)反應(yīng)進程中的詳細機理信息。

可以看到人體內(nèi)部的MRI

哈里斯：您是如何向完全沒有科學(xué)背景的人解釋NMR？

恩斯特：首先，NMR能確定分子結(jié)構(gòu)和分子之間的連接，甚至能夠形成人體的圖像，其工作原理是探測磁場中原子核的響應(yīng)。這些原子核像一群間諜傳遞出編碼信息，一旦電子設(shè)備記錄到這些信息，就可以對它們加以分析推斷。

原子核有磁矩，對外加磁場會做出反應(yīng)。加上外部磁場后，原子核開始進動（進動是自轉(zhuǎn)物體之自轉(zhuǎn)軸又繞著另一軸旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，又可稱作旋進——譯者注），改變了它們自轉(zhuǎn)軸的方向，其頻率與磁場強度成正比。假如測定出進動頻率，就可以確定局部磁場，局部磁場與外部磁場的區(qū)別，是因為原子核周圍的電子有屏蔽作用。兩個磁場之間的不同，反映了分子內(nèi)部原子核周圍化學(xué)環(huán)境的區(qū)別——多電子還是缺電子。

NMR還能告訴我們分子的結(jié)構(gòu)：原子核空間排列是怎樣的。在研究中，原子核附近的磁矩會擾動局部磁場，或引入精細結(jié)構(gòu)或可觀察到共振分裂。這種分裂的確切性質(zhì)——無論是分裂成2個、3個、4個或者更復(fù)雜的模式——告訴我們，在我們研究的原子核周圍，有多少原子核。在這些模式里，線之間的距離可以告訴我們原子核間的距離，也就獲得了分子結(jié)構(gòu)的整個圖像。

哈里斯：NMR最佳用途是什么？

恩斯特：最有價值的應(yīng)用是核磁共振成像（MRI），能讓你看到人體內(nèi)部。事實上，MRI對我個人來說也很重要。2007年的一天，我坐在書桌旁，突然感到天旋地轉(zhuǎn)。去醫(yī)院檢查，醫(yī)生用MRI掃描我的腦部，發(fā)現(xiàn)一處血管狹窄，限制了血液流動。這種情況幾年前再次出現(xiàn)，我在街上散步時突然覺得左腿疼痛，一會兒功夫就寸步難行了。通過MRI診斷，我患了動脈阻塞。心臟搭橋手術(shù)使我恢復(fù)了健康。

科學(xué)不是生活的全部

哈里斯：您拿到博士學(xué)位后，沒有選擇進入學(xué)術(shù)界，而是去了企業(yè)。當(dāng)時您是怎么考慮的？

MRI能讓你看到人體內(nèi)部

恩斯特：當(dāng)時我厭倦了大學(xué)里的氛圍，想尋求一點改變。加利福尼亞是求職的最佳地點，我必須到企業(yè)工作，成為對社會有用的一份子，而不僅僅是個學(xué)術(shù)頑童。我加入了加州帕洛阿爾托市的瓦里安聯(lián)合公司，繼續(xù)研究NMR。

五年后我回到了蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，那里是我博士階段求學(xué)的地方。這是個錯誤的決定，兩年后我就精神崩潰了。我感覺我的學(xué)術(shù)生涯就要結(jié)束了。我曾經(jīng)考慮去郵局工作，在信封上蓋蓋郵戳。經(jīng)過漫長的自我斗爭，我再次成為了科學(xué)工作者。不過從頭再來要難得多了。

哈里斯：那又是什么幫助您找回了對科學(xué)的興趣？

恩斯特：好奇心是我一直固有的，對發(fā)生在周圍的事物我會尋思，并試圖解答。你當(dāng)然不可能什么都知道或解決所有的問題，所以必須得擴充知識，我就是這樣做的。同時，教學(xué)工作對我也有幫助，學(xué)生們想從你這里學(xué)到什么，因此你必須成為一個好的榜樣，需要更多的知識儲備。這就像你來到幼兒園做演說：他們會問很多基本問題，如果不知道如何回答，你就知道知識缺陷點在何處。

哈里斯：保持對科學(xué)之外事物的激情重要嗎？

恩斯特：靈感通常來自外部信息、來自意想不到的渠道。沒有這樣的靈感，你的思維會非常狹隘。如果你對科學(xué)之外的事物還有激情，應(yīng)該為此感到驕傲——它使你的生活更加美好。太多的科學(xué)家失去了人的特點，在這個意義上他們只有一個聚焦點：他們的研究工作。其實科學(xué)不是生活的全部，生活里還有其他激動人心的時刻。

哈里斯：您是怎么實現(xiàn)生活中的平衡的？

恩斯特：在我年輕的時候，是音樂讓我充滿活力。起初，我嘗試過演奏和作曲，如今只是聽音樂。走出科學(xué)實驗室，放松精神，享受生活，這是非常重要的。最近，我被藏族繪畫迷住了，開始收集、研究和保護這類珍貴的藝術(shù)作品。

讓學(xué)生自己尋找答案

哈里斯：如何成為一個有影響力的教師？

恩斯特：好的教師允許學(xué)生發(fā)展自己的個性和學(xué)習(xí)方式 ——他們向你提出一個問題，然后說“自己尋找答案?！绷硪环矫妫瑐鹘y(tǒng)的教師則認為，學(xué)生必須嚴格按照他們的要求或規(guī)則學(xué)習(xí)。這兩類教師我都遇到過。教師更重要的是鼓舞和激勵，讓學(xué)生有更多的想象空間，而不僅僅是服從。

哈里斯：可否舉一個優(yōu)秀教學(xué)實踐中的例子？

恩斯特：把學(xué)生扔到冷水中，讓他們自己游泳求生。不是先教他們在陸地上做游泳的姿勢，而是直接把他們?nèi)拥剿?，不加引?dǎo)，看看他們會怎么做。教學(xué)過程中師生都是邊做邊學(xué)，實踐出真知。

哈里斯：對您而言，科學(xué)的社會責(zé)任同樣重要。您有沒有采取過實際的措施，讓您的研究工作更富有責(zé)任感？

恩斯特：2005年，為慶祝蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院150周年校慶，我們舉行了一次公開教學(xué)活動，150位教授走上街頭與公眾交流。我們在蘇黎世市中心搭起了帳篷，三個星期內(nèi)進行了300個開放式教學(xué)課程。這一公開教學(xué)活動的好處是，在對公眾傳授科學(xué)知識的同時，也促使教授們更多的考慮公眾，思考公眾對他們的反應(yīng)以及公開教學(xué)活動的重要性。最初他們并不看好這次活動，但活動結(jié)束時，他們卻喜歡上了它，想要再舉辦一次。