葛颢:从数学到生物

发布时间:2015-05-15

编 者按: 2011年10月20日,葛颢老师接受北京大学数学学院刊物《心桥》采访,畅谈自己如何与生物数学结缘的求学工作经历。如今,时值北京国际数学研究中心成 立十周年,葛颢老师将四年前的采访记录再做些许修改,分享自己从燕园出发,后又回到燕园,加入北京国际数学研究中心的心路历程。


葛颢:从数学到生物

口述/葛颢  整理/张文钟


2011年10月20日,北京大学数学科学学院2000级概率统计专业本科生,2008届博士毕业生,现北京国际数学研究中心副教授、北大生物动态光学成像中心研究员葛颢为北京大学数学科学学院的同学带来一场数学与生物交叉学科的讲座。讲座后,葛颢老师讲诉了自己的求学工作之路。

说起来其实当时我的经历是有点特殊的,原来并没有考虑得那么仔细。我先准备读硕,并没有想读博(从我的经历也可以看出“计划没有变化快”有多么正确了)。当时我的硕士生导师是蒋达权老师,蒋老师带了我一年,然后他按计划出国访问一年。那个时候正好钱敏先生有一些问题希望可以有学生来做,但是毕竟年纪大了(78岁),可能完整地带一个学生会担心吃不消;而我当时跟着蒋老师已经有一两篇文章了,硕士毕业已经不成问题,于是老先生答应带我,并给了我一些问题。当时春秋两季老先生并不在北京,我们就保持电话联系。在钱先生开始带我的第一年(2005-2006学年),原则上来说我一直在做和物理有关的随机过程数学理论。这一年也写出了两篇文章。

转眼已经是2006年的夏天,我也已经转成了博士研究生。此时老先生很郑重地问了我一个问题。他说我已经有四篇论文在手,博士毕业也已不成问题,是愿意转而参与交叉学科的研究呢,还是继续做与物理有关的较纯粹数学的研究。这里还要说到我运气好的地方,我最初的几篇文章不能说好,也不能算不好,但是至少让我摆脱了不能博士毕业的困境。老先生这一辈子其实也做了很多交叉学科的工作,一直对物理和化学都很有兴趣,但是因为种种原因,还是以较纯粹的数学工作为主。所以老先生提到,我们能不能走得稍微远一点,甚至可以尝试去做点也许会在物理、化学乃至生物界可能有那么一点影响的工作。我对老先生很坦率地说,我对自己的定位很清楚,我再怎么努力,纯数学是肯定做不出头的。因为有一件事情我非常清楚,我们这届有张伟、恽之玮、朱歆文、袁心意等等同学。我开玩笑说,有他们在先,我这辈子也不可能有机会到哈佛数学系做博士后或者访问什么的。本科时,我属于考试卷上最难的那道小题不会、其他题都会的学生,所以我的成绩一般是90多,而他们的成绩都是100。看上去只有几分的差距,但这差距是个鸿沟,对我来说基本上是跨不过去的。另一方面,因为我原来跟着蒋老师已经接触过一些物理知识,感觉自己理解起来并没有什么大的困难,而且原来在高中就对它们很有兴趣,所以当老先生提议我做点交叉学科的时候,我立即就答应了。

当时也算是机缘非常巧合,美国华盛顿大学应用数学系的钱纮教授回国,在北大数学学院做了一期生物数学的暑期班。我知道后就告诉了钱敏先生,他觉得很好,正好可以补很多知识。听了一段时间之后,我又去找到钱纮老师,求几本自学用的书。从那时开始我就已经在往应用数学方向转了,但是最早的半年里还是蛮辛苦,心里也蛮有压力的:有补不完的知识,而且和以前研究的“轻车熟路”相比,半年多时间我甚至都没有想到有什么科研问题可以去做。

现在回头来想,当时还是做对了几件事情。首先就是找到了一些相对有价值的自学资料,如果今天再有学生来问我学什么,我可以系统地列一张书单,或者叫他直接来听我的课。但当时对于钱先生和我,都是第一次想这么做,所以不知道怎么下手,也很缺乏针对性,走了些弯路,不过现在看来,当时走过的弯路不算多。很快地,我的基础知识就补到了一定程度,至少看钱纮老师写的与生物化学有关的理论文章已经不是那么吃力了。钱纮老师是生物化学博士毕业,又有着很深厚的数学物理功底,所以他的文章逻辑清晰,深入浅出,特别适合我当时阅读,所以我就开始详细地看钱纮老师的文章,很快从里面找到了一些可以做的东西。一开始可以做的东西很肤浅,并没有想去做成多么了不起的工作,慢慢地,就能发现一些有点价值的东西,做出来已经不算那么看不上眼了。

就在2007年的夏天,我写的一篇文章在美国化学学会的物理化学杂志上发表了。我感到非常幸运,这对于一个初学者来说是莫大的鼓励。渐渐地,我感觉到自己有些上路了,于是在2008年上半年又陆续写了几篇文章,这些文章在分量上大致可以和前面与数学物理相关的部分相当了。现在想来,那些文章里虽然有些闪光点,但是整体还算不上什么精品;如果这部分文章是我的学生写的话,可能我对于这些文章的系统性还不能算是非常满意。当时我们刚刚起步,生物的部分的的确确显得支离破碎了些。

我毕业后,去了复旦大学数学科学学院工作。真正离开了导师,我需要仔细考虑考虑接下来做什么。因为我博士期间写的10篇论文已经画上了句号,看上去已经没有太多的后续问题可做,或者说已经开始对可做的问题挑剔了。于是我就仔细梳理了一下博士期间做过的工作,思考到底还可以从中提炼出一点什么样的新东西来。在2008年的岁末,经过长时间的阅读和思考,我发现了一个值得考虑而且和我的博士论文非常有关的问题。当时写了很长的一篇论文去投稿,却处处碰壁。当然也可能是因为英文的问题,或者是第一次独立写长文章的原因。文章经过几番折腾,最终还是在2009年发出来了,而且发的杂志还不错。到今天为止,那篇文章仍然算是我做过的最满意的工作之一。与此同时,我和钱纮老师一直保持着非常好的合作。我们通过非常频繁的邮件交流,慢慢地积累起了一些有意思的问题一起来做。最近钱敏先生、钱纮老师、张雪娟老师和我一起,把以前的一些工作总结成了两篇综述,发表在了Physics Report上,这也算是对我博士期间到现在工作的总结。

此外,我与哈佛大学谢晓亮教授结识也有一段有意思的故事。我在博士期间就读过不少谢老师的论文,之所以读他的论文,完全不是因为他是华人,或者因为他是哈佛大学教授,只是因为他在理论和实验方面的工作是全世界不多的用到了随机过程知识的学者之一,而这恰恰又和我的研究方向密切相关。正因为此,我特别想到他的实验室去待一待,这也正是钱先生一直鼓励我去做的——完全不知道能做什么,但是愿意抱着学习的心态,在那里接触到的人都是来自别的学科的,想法也会很不一样。于是我给谢老师发去了邮件,表达了自己想去做访问学者的意愿,钱纮老师也为我进行了推荐。在2009年的冬天和2010年的春天,谢老师正好两次到上海开会,他抽空和我聊了几次之后,答应让我前往,于是我在2010年下半年就动身前往哈佛大学,开始访问谢老师的实验室。刚到实验室时,我对研究室的设备都很陌生,实验项目根本帮不上忙,只得闲下来。到了9月底,慢慢地开始有了一些从实验数据分析中产生的理论问题我可以参与(当然,现在仍然在参与中),在这个过程中我学到了很多生物化学知识,知道了很多实验技巧,以及实验的人具体是如何做实验的。至少脑子里熟悉实验仪器,这就和凭空地想象很不一样。我当时还主动去听谢老师开设的一门讲授单分子物理化学的课程,并经常和谢老师一起讨论一些理论问题。谢老师是国际上首屈一指的既做技术、又做科学,既做实验、又做理论的科学家,他的文章里通常是实验和理论都非常精彩,正因为这些杰出的工作,谢老师2011年5月当选为了美国科学院院士。正好那段时间谢老师在北大筹备建立生物动态光学成像中心,于是就邀请我回到北大来;而且可以由田刚院士担任主任的北京国际数学研究中心和生物动态光学成像中心共同聘任,这样的话我也可以继续一些与数学和物理有关的科研,而且从做理论的角度来说,数院的学生还是很有优势的,我也愿意多和数院学生交流,现在就有一些本科生在和我一起做科研。同时我们会和生物动态光学成像中心密切合作,希望可以做一些真正结合了实验的理论工作。

这便是我从入北大求学到现在的一点经历,很高兴回到北大,2012年秋开始我就可以带博士生了。我感觉自己在这过去的七八年间一路走来非常幸运,遇到了很多事业上的贵人,正是由于他们的提携我才能有机会从事这样一份充满乐趣,也很有意义的工作。