施一公“开学第一课”：独立思考、尊重科学

一

我的四个观点八个字

同学们，大家好。我叫施一公，来自西湖大学，很高兴今天有机会给同学们上开学后的第一课。我想给大家讲四个观点八个字。

第一个观点，独立（independence）。

为什么一开学要讲独立？独立，也意味着自立。你们虽然还没有成年，但已经应该要逐渐地自立、独立，用自己独立的眼光审视世界，在生活中也要一点一点独立起来。自立起来，但没有独立，今后就很难有一点一点对社会的判断，对周围世界的认识。

第二个观点，独立思考。

给“独立”加两个字“思考”，和独立还不太一样，是指自己用心去观察世界，基于自己的观察、比较，作出判断。独立思考的背后，实际上是批判性的思维。也就是说，无论是教科书、老师、家长、朋友，还是你周围的小伙伴，给你说了一件事情、讲了一个故事。你都要在人云亦云之后，想一想这个故事的道理对不对，从而逐渐形成自己的判断。

其实任何一个人在独立思考的过程中，一开始总会有各种标新立异的想法。也许有些观点不被社会接受，也许有些观点是错误的，都没有关系，独立思考的价值是一辈子的，不仅在学习中会受益，将来工作中走上社会，甚至走出国门，在任何一个地方，你都会受益于你独立思考的这种行为和能力。

除了“独立”和“独立思考”这两点之外，我还有两点特别想和同学们分享。

第三个观点，尊重。

尊重什么呢？我讲两个方面。一是尊重自己，任何一个人在成熟过程中，一定是尊重自己的过程。我们可以谦虚，可以谨慎，有时候也可以外圆内方，无论怎样我们都需要做到尊重自己。只有尊重自己，才能让自己在社会中、在学习上走下去。

但是只是尊重自己远远不够，如果只有尊重自己，这个社会会变得很对立。过去一两个月中，同学们一直在上网课，在网上搜一搜消息、看一看新闻，会有很深的感触。

这个社会是需要包容的，是需要彼此理解的，而包容和理解的背后，是需要尊重别人。你尊重了自己，同时尊重了别人，社会自然会有包容，社会自然可以和谐发展，周围的社会环境 自然会让你赏心悦目，世界会变得平和。

第四个观点，尊重科学。

什么是科学呢？科学是对自然界客观的描述。应该说，科学是近似真理的一些东西、一些存在。有时候，我们大家会情绪化，对世界上事物的判断会走一种极端，这些都是和科学相悖的。我相信，只要大家开始学会尊重科学，很多事情都可以得到比较好的解释。尤其是现在新冠疫情仍在世界各国蔓延的时候，最后的主宰，就是科学。

科学是社会前进的推动力，也是第一生产力，我们必须尊重科学。

二

从伦琴到马克思·冯·劳厄

同学们，刚才我讲了四个观点八个字——独立思考、尊重科学。那么科学和我们究竟有什么关系呢？我们应该怎么做呢？下面，我讲一个故事，给大家分享一点自己的想法。

这个故事很长，可以一直追溯到是19世纪。有一个荷兰的科学家伦琴，他在1895年，发现了X射线。他用X射线，给他的夫人拍了一张手的照片，能清楚地看到婚戒、手指、骨骼，这是人类已知的第1张X射线穿透组织之后留下来的照片，显示出X射线强大的穿透功能。

同学们都很清楚，这个科学发现，后来走进医学，成了医学影像的一个重要基础。1901年首届诺贝尔物理学奖，就颁给了伦琴先生。

伦琴之后，在二十世纪初，一位著名的德国科学家马克思·冯·劳厄，发现X射线可以被氯化钠食盐晶体折射衍射的现象。他很快意识到，折射之后、衍射之后，在氯化钠晶体后面的胶片上，出现的一个一个黑斑，代表了氯原子和钠原子相对的位置，以及它们本身的化学物理性质。这个发现非常重大，所以马克思·冯·劳厄获得了1914年的诺贝尔物理学奖。

大家可以想象，从X射线的发现开始，从伦琴到马克思·冯·劳厄，接力棒已经在往前走了。

尽管马克思·冯·劳厄发现了食盐晶体，但是他并没有发现衍射的规律。这个规律是由英国父子科学家，布拉格父子，携手合作用了很长的时间，推演出一个特别简单的公式，n倍的波长等于两倍的晶格间距，乘以入射角θ的sin，就是nλ=2dsinθ。这个非常简单的布拉格公式（对于X射线衍射，当光程差等于波长的整数倍时，晶面的散射线将加强，此时满足的条件为2dsinθ=nλ，其中，d为晶面间距，θ为入射线，反射线与反射晶面之间的夹角，λ为波长，n为反射级数。布拉格方程是X射线在晶体产生衍射时的必要条件而非充分条件。有些情况下晶体虽然满足布拉格方程，但不一定出现衍射，即所谓“系统消光”），是现在我们人类观察物质世界最重要的理论依据。

1915年，布拉格父子分享了诺贝尔物理学奖。当时做儿子的劳伦斯·布拉格，只有25岁，是迄今为止最年轻的诺贝尔科学奖获得者。

讲到这儿，我想告诉大家的是，科学需要合作、需要激励，科学在求真，在寻求自然界的规律。

三

科学发现、基础研究

是决定现在和未来最根本的力量

无论是伦琴先生、马克思·冯·劳厄，还是布拉格父子，他们都没有看到X射线给当今人类社会生活创造的巨大的便利。除了刚才我讲的医学影像、透视，还有在高铁站、飞机场的一些安检措施，其实都跟X射线直接相关。X射线对我们每个人生活的最重要的改变，其实并不是在医学上，而是让人类从微观上，实实在在看到了原子、分子的排布规律、蛋白质的组成、细胞的结构。我们看到了每一个重大疾病的发病机理，从而可以用这些原子分子结构的排布信息，用来制药，用来理解世界。

我举一个特别简单的例子，艾滋病和艾滋病药物的发现。有一个药叫利托那韦（Ritonavir），它上市之后，两年之内把艾滋病死亡率降低了80%。这个药非常强大，怎么研制出来的？

同学们，其实很简单，因为我们人类用X射线衍射的技术，看清楚了艾滋病病毒里蛋白水解酶的空间三维结构。你看清楚了水解酶的空间排布，看清楚了它怎么工作，就可以针对艾滋病病毒的水解酶，设计特异的小分子抑制剂。

从伦琴先生、马克思·冯·劳厄，到布拉格父子，一直到世界上很多科学家，从医药公司到实验室，这个故事并没有讲完，我们再往前走，就到了今年2020年，新冠疫情在世界大爆发。

在这个过程中，从西湖大学到清华大学，到中国科学院，到美国、西欧的一些实验室，大家先后用X射线的技术、冷冻电镜的技术。这些技术都是同一个根本的方向的技术，那就是从微观上看清大分子，比如蛋白质的空间三维结构，从而给人类希望，给人类今后研制药物、疫苗，防控治疗疾病的希望。

比如，我们西湖大学的周强研究员，和他的团队一起，运用冷冻电镜的技术，解析了一个重要结构。那么解析这样一个结构代表什么意义呢？同学们可以想象，作为一个病毒，怎么进入人的细胞呢？像是人去开一扇门，手去抓把手一样，只有人抓了门的把手才能把门打开。周强研究员他们所做的工作，使得我们第一次从原子水平，看清楚了病毒进入人体这个过程，第一步是如何进行的，看得清清楚楚。

当然，看清楚了这一步，我们就可以想象，就可以做研究，怎么样防止这一步发生？如果这一步发生之后，我们还有什么办法来对付这个病毒？等等。

我的这个故事讲得很长，从1895年伦琴先生发现X射线，一直讲到2020年，周强研究员运用结构生物学的手段，解析了ACE2和S蛋白的一个复合物结构。这整个过程，我想告诉同学们一个什么样的观点呢？那就是，从根本上来讲，科学发现、基础研究，是决定我们现在和未来最根本的力量。

作为老师，我特别希望同学们想一想，你怎么做，可以更多更好地发挥你的潜力，给这个世界，给周围的社会，给关爱你的人，带来更加无愧于你自己先天的一些贡献。

我从事科学研究已经30年左右了，每一次一个重大的科学发现、科学突破在我实验室出现的时候，我看到的时候，我的这种愉悦感是难以用语言表达的。它是一种刻骨铭心的愉悦。怎么来描述呢？

我试图让同学们理解，在人类浩瀚的历史中，在宇宙长河中，你们想一想，我们能留下什么？当你在实验室里，当你在笔记本里，在你的思考过程中，有一个重大的理论突破，有一个核心的实验观察，你不觉得这种愉悦感比中了彩票大奖，更加不可思议吗？这是用你自己的力量在改变世界，在创造奇迹。

最后结束的时候，我想再给同学们叮嘱几句，紧张学习之余，一定要注意锻炼身体。两天之前，我还在杭州的西湖边上跑了半程马拉松，用时1小时38分。我相信在座的同学们有很多可以比我跑得更快！

最后，用一个顺口溜，鼓励同学们，保证自己学业顺利！

爱体育，爱科学，爱锻炼，爱学习，教室一切如故，操场常来常新，学习锻炼两不误，健康学习工作50年。

我是施一公，我能做到，你呢？