原創(chuàng) 烏鴉少年 返樸

1月24日，著名物理學(xué)家、中國科學(xué)院物理研究所研究員李方華院士辭世，享年88歲。李方華老師是一位在同行中贏得了廣泛尊敬的科學(xué)家。她不僅學(xué)問一流，而且純粹淡泊，這在今天浮躁的中國科學(xué)界顯得尤為可貴。

李方華先生于1932年出生于中國香港，1950年考入武漢大學(xué)物理系，1952年以優(yōu)異的成績被保送至前蘇聯(lián)列寧格勒大學(xué)物理系學(xué)習(xí)。1956年學(xué)成歸國后到中國科學(xué)院物理研究所工作，師從著名晶體學(xué)家陸學(xué)善先生，從事合金結(jié)構(gòu)的X射線衍射研究。

上世紀(jì)70年代，李方華敏銳地注意到了高分辨電子顯微學(xué)作為電子顯微學(xué)的一個新分支學(xué)科在國外逐漸發(fā)展起來，便投身到相關(guān)研究當(dāng)中。80年代，她提出高分辨電子顯微像的襯度理論——贗弱相位物體近似理論，并合作創(chuàng)建了全新的圖像處理技術(shù)，可成功地運(yùn)用于小晶體、超導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)測定和半導(dǎo)體的晶體缺陷測定，還可獲得更高的分辨率。

上世紀(jì)80年代，材料科學(xué)家 Dan Shechtman 第一次在電子顯微鏡下觀察到了鋁錳合金的準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)。李方華的實(shí)驗(yàn)室敏銳地捕捉到這項(xiàng)科學(xué)突破，迅速開展了關(guān)于準(zhǔn)晶的研究。1988年，她根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出，準(zhǔn)晶體與晶體之間存在中間狀態(tài)。隨后，她指導(dǎo)的研究組拍攝到反映準(zhǔn)晶體與晶體之間轉(zhuǎn)變過程的一系列電子衍射花樣。在此基礎(chǔ)上，她借助相位子應(yīng)變場理論，推導(dǎo)出二十面體準(zhǔn)晶體與體心立方晶體相之間的晶體學(xué)關(guān)系。

李方華是我國單晶體電子衍射結(jié)構(gòu)分析的開創(chuàng)者，她發(fā)展了高分辨電子顯微學(xué)和電子晶體學(xué)的理論與分析方法。在國際電子顯微學(xué)界，李方華也是一個令人肅然起敬的名字。“無華足跡，芳華人生”，人們曾用這句話概括她對科學(xué)孜孜以求的一生。在李方華先生過世后，她昔日的學(xué)生、現(xiàn)任美國加州大學(xué)舊金山分校（UCSF）教授、霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員的程亦凡接受了《返樸》專訪，回憶了跟隨先生求學(xué)的歷程，以及先生對自己學(xué)術(shù)生涯的影響。芳華已逝，但先生對科學(xué)的貢獻(xiàn)，對后輩的支持，還有她為學(xué)為人的純粹優(yōu)雅都非常值得我們銘記。

李方華 (1932.1.6—2020.1.24)

受訪人 | 程亦凡

采訪者 | 烏鴉少年

返樸：作為李方華老師的學(xué)生，您能講講跟隨她學(xué)習(xí)的經(jīng)歷嗎？

程亦凡：李方華老師是我的博士導(dǎo)師。我是1987年到物理所讀博士，開始做李老師的學(xué)生，跟隨她學(xué)習(xí)電子顯微學(xué)和電子晶體學(xué)。

在我來到物理所之前，李老師已經(jīng)是電子顯微學(xué)領(lǐng)域做得最好的幾位專家之一了，很有名望，特別是在高分辨電子顯微學(xué)和圖像處理方面。當(dāng)時人們對于電子顯微學(xué)中高分辨電子顯微像襯度的解釋是基于弱相位物體近似理論，但這個理論只有在樣品很薄時才成立。李老師引入“贗弱相位”的概念，這樣對高分辨電子顯微像的襯度解釋可拓展到比弱相位物體近似寬容得多的厚度, 從而得以解釋高分辨像中輕重原子的襯度反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

另一方面，上世紀(jì)八十年代電鏡高分辨像受到電鏡像差的影響，分辨率不高， 而電子衍射分辨率則不受影響。也許李老師是受先生范海福（參見《從頑皮學(xué)生變身院士！他將中國晶體學(xué)研究帶到新高度》，范海福先生在直接法方面是世界頂尖水平）的影響，她根據(jù)衍射分辨率高的特點(diǎn)，將晶體學(xué)中的直接法相位外推用于高分辨像，將高分辨像和電子衍射相結(jié)合，從而使得普通電鏡可以獲得將近1埃分辨率的高分辨圖像。因?yàn)檫@些成果，李老師當(dāng)時在高分辨電子顯微學(xué)領(lǐng)域可以說是數(shù)一數(shù)二的專家了。

我進(jìn)入物理所后一直在先生的指導(dǎo)下做二十面體準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)的研究。1982年的時候，材料科學(xué)家 Dan Shechtman 第一次在電子顯微鏡下觀察到了鋁錳合金的準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)，這個結(jié)果直到1984年才發(fā)表了出來。當(dāng)時我正在武漢大學(xué)讀研究生，因?yàn)閷?zhǔn)晶結(jié)構(gòu)感興趣，我進(jìn)入到了電鏡這個領(lǐng)域，在碩士階段跟隨王仁卉老師學(xué)習(xí)，博士階段就到物理所跟隨李老師繼續(xù)研究準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)，直到1991年畢業(yè)。

之后我去挪威做了兩年的博士后，博士后結(jié)束后又回到物理所，在李老師的課題組里待了一年。在我博士畢業(yè)之前，李老師已經(jīng)開始將目光轉(zhuǎn)向生物冷凍電鏡方向，開始做一些圖像處理方面的工作。等我回到李老師課題組的這一年，她已經(jīng)花費(fèi)了很大精力，指導(dǎo)學(xué)生對冷凍電鏡二維晶體學(xué)進(jìn)行了大量調(diào)研。我們以前都不曾注意到冷凍電鏡這個領(lǐng)域，但受李老師影響，我們很多同門都跟隨著李老師，慢慢開始了解冷凍電鏡。

等到后來我再去德國做兩年博士后，就決定從對準(zhǔn)晶的研究轉(zhuǎn)向冷凍電鏡了。包括我后來去日本藤吉好則先生實(shí)驗(yàn)室做博后，在很多方面都是受到李老師的影響。我在藤吉先生實(shí)驗(yàn)室做博后時，一直在做膜蛋白二維晶體的工作?，F(xiàn)在回想起來，二維晶體的圖像處理方法和李老師用直接法相位外推來提高分辨率的方法很有異曲同工的味道。也許正是因?yàn)檫@種相似性，李老師一直希望將相位外推的方法用到冷凍電鏡的二維晶體學(xué)中。記得周正紅說起過，李老師曾給他提過這樣的建議。

從李老師組里出來轉(zhuǎn)行做冷凍電鏡的有十多個人，像我、徐晨、李雪明、劉駿、何萬中，以及后來的一些師弟師妹們，我們同門中很多人都受到了李老師的影響。可能因?yàn)榇蠹以趯?shí)驗(yàn)室里經(jīng)常聽到李老師說起冷凍電鏡，所以有勇氣去嘗試這個新的方向。

返樸：李老師對您選擇研究方向產(chǎn)生了很大的引導(dǎo)作用，那么在其他方面呢，您還記得一些具體的事情嗎？

程亦凡：有一件事情我印象很深刻。在我剛進(jìn)入李老師課題組時，組里已經(jīng)在做準(zhǔn)晶方面的研究了。李老師曾經(jīng)跟我講，當(dāng)時有一個碩士生，叫王黎晨，在我之前一年進(jìn)到組里，因?yàn)槔罾蠋煯?dāng)時主要做圖像處理，而且已經(jīng)做得很好了，李老師就安排他做圖像處理。但是這個學(xué)生告訴她，他對圖像處理不感興趣，覺得圖像處理沒有什么意思。李老師就有點(diǎn)納悶，覺得這是花了那么多年做得比較好的工作，怎么會沒意思呢。于是她跟這個學(xué)生說，那你就自己去找一個更有意思的課題，如果你找到了，就去做那個更有意思的課題，如果沒找到，那就還是回來做圖像處理。學(xué)生找了之后告訴她，自己想做準(zhǔn)晶。當(dāng)時組里還沒有人做準(zhǔn)晶，但是李老師同意他去做準(zhǔn)晶。所以等我到組里的時候，做準(zhǔn)晶已經(jīng)有一段時間了。

李老師能夠包容學(xué)生跟她有不一樣的想法，尤其是她當(dāng)時可以說是已經(jīng)到了一個功成名就的位置。現(xiàn)在想想，并不是每個人都能做到這一點(diǎn)。當(dāng)一個人在某個領(lǐng)域已經(jīng)做出來一些成果的時候，最簡單最慎重的方法就是沿著這個方向一直做下去。這時候組里有一個人說，自己不想做這個方向，李老師并沒有覺得被冒犯，而是給學(xué)生自由去找那個他認(rèn)為更有意思的課題，結(jié)果學(xué)生最后真的找到了。對于學(xué)生來說，這種探索是很大的挑戰(zhàn)，對于導(dǎo)師來說這其實(shí)也是挑戰(zhàn)，因?yàn)樗残枰ナ煜ひ粋€原本陌生的領(lǐng)域。但是對于實(shí)驗(yàn)室來說，結(jié)果是非常有益的，因?yàn)檫@會讓實(shí)驗(yàn)室跳出原來的舒適區(qū)，開拓出一個新的研究方向，而導(dǎo)師自己的認(rèn)識也被擴(kuò)寬了。

我反思自己實(shí)驗(yàn)室的幾個學(xué)生，他們現(xiàn)在做的方向好像都跟我最開始給他們安排的方向不一樣。比如我有一個學(xué)生，用機(jī)器學(xué)習(xí)的算法做圖像處理，這個方向雖然我也感興趣，但我其實(shí)并不了解，讓我去做也做不了，這時候如果有一個學(xué)生愿意去學(xué)習(xí)，甚至自己發(fā)現(xiàn)這么一個新的領(lǐng)域，那我會很支持他去嘗試，去做實(shí)驗(yàn)室之前沒有做過的東西。

現(xiàn)在回想，我之所以愿意給學(xué)生這種自由，或許正是因?yàn)樽约涸诶罾蠋熃M里也經(jīng)歷過這樣的事情。而且我自己也是這樣一個例子。我在碩士階段做過很多公式推導(dǎo)的工作，來到李老師組里讀博的時候，李老師說你理論基礎(chǔ)不錯，可以去做理論，但是我自己不愿意，我說我對實(shí)驗(yàn)更感興趣，于是她就讓我去做實(shí)驗(yàn)。后來等我畢業(yè)的時候，李老師將實(shí)驗(yàn)室的人集合到一起，把我的實(shí)驗(yàn)記錄當(dāng)作范例展示給其他人看。這件事情我到現(xiàn)在都還記得。

返樸：她看重的是科學(xué)本身，而不是自身的權(quán)威。

程亦凡：是的。學(xué)生在博士階段做的很多工作在畢業(yè)之后或許就忘記了，去做別的工作了，但是導(dǎo)師對學(xué)生的這種影響往往是很深遠(yuǎn)的。當(dāng)時你可能沒有意識到這種潛移默化的影響，等到很多年后自己有了實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)歷同樣的事情，才會慢慢體會到導(dǎo)師的影響，明白自己的風(fēng)格其實(shí)在很早的時候就已經(jīng)形成，自己做事情的習(xí)慣在很早就已經(jīng)養(yǎng)成。盡管后來研究領(lǐng)域不同，做的課題不一樣，但這種思維、行為習(xí)慣的影響是非常深遠(yuǎn)的，確實(shí)有一種一脈相承的感覺。

返樸：李老師帶學(xué)生還有其他讓你印象深刻的地方嗎？

程亦凡：李老師對學(xué)生要求很嚴(yán)格，做得不好的地方該訓(xùn)就訓(xùn)。我自己當(dāng)年就沒少挨先生罵（笑），但是也終身受益。后來李老師跟學(xué)生開玩笑時自己也說，她是物理所“四大惡人”之一（笑）。她在物理所是出了名的嚴(yán)格，治學(xué)非常嚴(yán)謹(jǐn)。我想從這方面來講，李老師不輸給任何一流科學(xué)家。

1989年李方華院士（左二）參加博士生答辯會。左三為郭可信院士、左四為李林院士。| 供圖：王玉梅

返樸：李老師本來做的主要是高分辨電子顯微鏡，后來她為什么重視起了對冷凍電鏡的研究？

程亦凡：冷凍電鏡其實(shí)就是用電子顯微鏡給蛋白質(zhì)拍照，具體說就是把蛋白質(zhì)冷凍在一層很薄的玻璃化的水里，拍攝蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)照片。拍攝蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)照片的傳統(tǒng)方法是讓蛋白質(zhì)結(jié)晶，蛋白質(zhì)結(jié)晶以后是有序排列的，比較容易處理。但是有時候蛋白質(zhì)無法長成晶體，這時候就需要冷凍電鏡。冷凍電鏡是拍攝各種不同取向的單個顆粒蛋白的二維圖像，然后用計算機(jī)將這些二維圖像結(jié)合起來，重構(gòu)成完整的三維圖像。所以對于單顆粒冷凍電鏡，很大一部分工作是圖像處理。而李老師研究的正是圖像處理的理論方法。所以她希望能將這些方法應(yīng)用到冷凍電鏡領(lǐng)域。

在冷凍電鏡發(fā)展早期，在方法學(xué)方面做的最好的科學(xué)家往往要有很好的數(shù)理基礎(chǔ)，像因?yàn)槔鋬鲭婄R技術(shù)而獲得2017年諾貝爾化學(xué)獎的三位科學(xué)家，他們本科階段都是學(xué)物理的。

返樸：看得出，李老師對前沿非常敏銳。

程亦凡：對。那個時候的老先生，像李老師，還有郭可信先生，都在安排人員做冷凍電鏡相關(guān)的研究。那個時候做冷凍電鏡主要是關(guān)于二維晶體。當(dāng)時國內(nèi)最大的限制是沒有儀器設(shè)備，李老師主要是從國外同行那里得到一些數(shù)據(jù)，在方法學(xué)方面做一些工作。李老師和郭先生他們的科學(xué)眼光促成了當(dāng)時國內(nèi)不少學(xué)電鏡的學(xué)生們出國后轉(zhuǎn)到冷凍電鏡方向。

返樸：既然當(dāng)時物資匱乏，很多實(shí)驗(yàn)設(shè)備都沒有，國內(nèi)的科學(xué)家會不會感到跟國際同行脫節(jié)呢？

程亦凡：確實(shí)，當(dāng)時沒有什么好的儀器，但是他們會利用自己擅長的思路做出貢獻(xiàn)?，F(xiàn)在冷凍電鏡發(fā)展起來了，國內(nèi)很多實(shí)驗(yàn)室做得好，其中的一個重要原因是國內(nèi)現(xiàn)在的科研投入非常多，有強(qiáng)大的財力支撐，有科研人員的刻苦，加上足夠的人力和最好的儀器，而且大的方向已經(jīng)明確，把握住了機(jī)會，是能夠做出好的成果來的。但是在那個經(jīng)費(fèi)、儀器都受限制的年代，更依賴科學(xué)家自身的思路和眼光。科學(xué)家需要找出自己獨(dú)特的方向，結(jié)合自己的優(yōu)勢，做別人做不了的事情。李老師的思路就非常清楚，她對圖像處理非常熟悉，所以希望把圖像處理的方法應(yīng)用到冷凍電鏡這邊來。

李老師一直希望能夠在物理所開展冷凍電鏡方面的研究。她的想法是，物理所有自己獨(dú)特的優(yōu)勢，很多人有圖像處理的基礎(chǔ)，對電子光學(xué)很熟悉，超過大部分做冷凍電鏡的人，所以她希望能夠?qū)⑽锢淼姆椒☉?yīng)用到生物電鏡的圖像處理，做自己特色的工作。不是跟在別人后面，做別人已經(jīng)做過的東西，而是在方法學(xué)上面做出自己獨(dú)特的貢獻(xiàn)。

現(xiàn)在想想，我確實(shí)很佩服這一代科學(xué)家。我在博士階段曾經(jīng)有段時間對物理失去了興趣，因?yàn)橛X得物理學(xué)的輝煌時期是上世紀(jì)的20年代，我們從課本上學(xué)到的都是50多年前的知識，好像沒有新東西可以做了。但是80年代發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶之后，像郭先生、李老師他們都能很敏銳地抓住這些新的突破，而且當(dāng)時他們工作的分量是世界一流的，在同行中是深受認(rèn)可的。

大概2017年的時候，我回物理所，去醫(yī)院看望李老師，和她談到冷凍電鏡方面的話題，她從病床上一下子坐了起來，思路清晰地和我談了近一個小時關(guān)于冷凍電鏡方面的一些安排和想法，她非常關(guān)心這個領(lǐng)域。現(xiàn)在物理所已經(jīng)購買了大型的冷凍電鏡設(shè)備，不久之后應(yīng)該就可以投入使用了，很遺憾李老師沒有等到這一天。

返樸：確實(shí)是很遺憾，她一直這么關(guān)心這個領(lǐng)域。您博士畢業(yè)之后跟李老師仍然有很多聯(lián)系嗎？

程亦凡：是的，尤其是在做冷凍電鏡以后。2008年我回國看望李老師，當(dāng)時她心臟有些不好，我看到她時非常吃驚的是，她會自己去試藥物的劑量，把這個藥加一點(diǎn)，那個藥減一點(diǎn)，最后找到一個最合適的比例，就像是做實(shí)驗(yàn)一樣。

返樸：把科學(xué)精神發(fā)揮到了生活當(dāng)中。感覺那一代科學(xué)家真是非常純粹，專注于科學(xué)研究，也不太看重其他方面，比如職稱、待遇之類。

程亦凡：這可能是因?yàn)槟菚r候的評價體系跟現(xiàn)在不太一樣，那時候更看重一個科學(xué)家的學(xué)術(shù)影響和工作的原創(chuàng)性。李老師1993年當(dāng)選中科院院士，我印象中她的工作沒有發(fā)表在Nature、Science上的，但是很多工作是深受同行認(rèn)可的，一篇介紹這個領(lǐng)域的綜述是沒法跳過去的。那個時候大家比較看重做出一項(xiàng)拿得出手的工作，好像不太追求發(fā)表文章的數(shù)量，也不知道期刊的影響因子，就是把文章發(fā)表在最適合的期刊上，比如說物理領(lǐng)域最看重的是《物理評論快報》（PRL）這類雜志。

1993年李方華（前排居中）當(dāng)選為中國科學(xué)院院士，與實(shí)驗(yàn)室人員合影留念。| 供圖：王玉梅

李老師一生的經(jīng)歷比較奇特。她沒有獲得過博士學(xué)位。她在1950年解放初期進(jìn)入武漢大學(xué)物理系學(xué)習(xí)，1952年被保送到前蘇聯(lián)列寧格勒大學(xué)物理系，1956年回國就到物理所工作，跟隨陸學(xué)善先生做研究?，F(xiàn)在看來，就相當(dāng)于獲得了本科學(xué)位，到物理所做一個工作人員，但實(shí)際上是相當(dāng)于跟著陸先生讀研究生。

在蘇聯(lián)列寧格勒大學(xué)物理系讀書時，李方華（右二）與同學(xué)合影。| 供圖：王玉梅

1956年，李方華（右一）與陸學(xué)善（左一）先生一起工作。| 供圖：王玉梅

上世紀(jì)70年代末剛剛改革開放的時候，中日關(guān)系和解，前國際電鏡學(xué)會主席、日本科學(xué)家橋本初次郎等人來到中國講學(xué)，待了好幾個月時間。李老師很早就對電子顯微鏡感興趣，后來跟隨橋本先生到日本待了大概半年時間，相當(dāng)于訪問學(xué)者。橋本先生非常欣賞她，多次建議她到日本學(xué)習(xí)一兩年，拿個博士學(xué)位。但李老師覺得只為拿學(xué)位是浪費(fèi)時間，沒必要，她說自己都已經(jīng)帶出了好幾個博士了（笑）。所以她對這些事情看得很淡，在那個特殊的年代，她實(shí)際上早已經(jīng)是電鏡領(lǐng)域的一代宗師了。他們那一代科學(xué)家更注重的是在科學(xué)上做成事情，不是很看重學(xué)位這些東西。

2004年，李方華（左）、橋本初次郎（中）與郭可信（右）合影。| 供圖：王玉梅

返樸：聽說李老師的優(yōu)雅在物理所非常有名。物理所有一面院士墻，墻上有許多物理學(xué)家的照片，但是女性很少。您覺得李老師作為一名女科學(xué)家，她的風(fēng)格跟男科學(xué)家相比有什么不一樣的地方嗎？

程亦凡：完全沒有，我覺得在 intellectual 層面上的交流完全沒有不同?，F(xiàn)在美國很多高校都強(qiáng)調(diào)多樣化，比如對女性科學(xué)家的支持。因?yàn)槲业膶?dǎo)師就是女性，所以我自己一直覺得女性可以做科學(xué)家是理所當(dāng)然的事情，像物理所除了李方華老師是女性之外，還有李林院士。但是現(xiàn)在回想起來，李方華老師能夠堅(jiān)持科研工作一定是非常不容易，因?yàn)槲蚁?，要做出同樣水?zhǔn)的工作，女性由于通常要花更多的時間來照管家庭，她的付出一定是比男性多得多。

有時候也有人問，李老師是不是不管家里的事？其實(shí)不是。她有兩個孩子，在我讀博的時候，他的兒子在讀高中，她實(shí)際上每天回家做飯，照顧孩子。當(dāng)時物資比較匱乏，她會給孩子織毛衣，別的母親做的她都做。她的先生范海福院士后來得了脊柱血管瘤，也無法做家務(wù)，所以她在家里要花費(fèi)很多精力。但是作為學(xué)生，我們從來沒有覺得李老師對我們的付出就少了。因此我認(rèn)為她留給自己的時間大概就很少了，她是犧牲了自己的時間，很不容易。她2003年獲得世界杰出女科學(xué)家成就獎，我覺得她完全 deserve it！

原標(biāo)題：《程亦凡追憶李方華：她沒有博士學(xué)位，但早已是一代宗師》

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