生物学家和物理学家怎么做朋友？来自生物学家的13条建议_风闻

撰文 | Ken Kosik

来源：Nature自然科研

与物理学家合作，让我学会更好地进行学术沟通，同时也帮助我弄清楚了自身的知识空白，Ken Kosik如是说。

神经科学家Kenneth S. Kosik。来源：Sonia Fernandez

作为一名医生兼科学家，当我将实验室从布莱根妇女医院的波士顿长木医学区，搬到加州大学圣塔巴巴拉分校（UCSB）时，许多同事都感到非常惊讶，毕竟那里既没有医学院，也没有大学附属医院。

我收到不止一封邮件——有疑惑、有意外、也有理解，但他们无一例外都用了感叹号。

十年前的那次搬迁，源于我想和物理科学研究人员建立更紧密的合作关系，发现生物学框架内广泛适用的原理，层层揭开几乎每一个生物学问题背后都隐藏着的复杂谜团。

波士顿并不缺物理学家。事实上，他们堪称世界一流。但当时我的实验室位于查尔斯河的“医学”一岸，可以说与对岸哈佛大学的物理科学实验室相去甚远。因此，和物理学家、化学家、计算机科学家或工程师交流，非常具有挑战性，特别是对于一名只接受过分子和细胞生物学训练的医学博士来说。

**我的目标不是成为一名物理学家，而是和物理学家们进行对话，并在可能的情况下展开合作。**之所以选择UCSB，是因为它作为学术机构，规模相对较小，但在物理学和工程学领域拥有众多杰出的人才。正是因为我的冒险举动，在接下来的十年中，我和计算机科学、工程、物理和化学系的同事共同培养了许多研究生和博士后。这些合作极大地拓展了我的论文内容的广度。

**我制定了一些简单的规则，帮助我跨过生物学和物理学之间那道线。**在学习如何与物理学家打交道的过程中，我发现我的沟通能力得到了提升，而且我还弄清楚了在生物学，也就是我自己的领域中，哪些是我明白和不明白的。

01

理****解物理学家口中的“我不理解”

如果物理学家说他们不能理解你所说的生物学内容，那意味着你对这个主题可能也只是一知半解。

“理解”在不同学科中有不同的含义，当物理学家想要“理解”某项内容时，他们希望掌握的内容可能和生物学家不一样。

举个例子，生物学家理解基因转录，意味着了解特定的转录因子及它们的结合位点，知晓RNA聚合酶的作用以及被激活的基因。

但在物理学家看来，基因的名字和结合位点——转录的重要内容——都是无关紧要的细节。他们希望知道的是转录复合体结合到具体位点的概率分布，以及其中涉及的作用力的量化。

显然，如果生物学家抛开固定的认知框架，这些问题就变得非常有意义。

02

寻找共同话题

当物理学家说他们不了解生物学领域的某个方面时，他们需要的并不是“生物学十万个为什么”那样的解释。以我的经验，当物理学家询问生物学问题时，他们是想将物理学的思想应用于生物学；具体来说，他们试图找到通用的数学解释。

物理学家对既定的事实不感兴趣。但生物学里有的是悬而未决。与其滔滔不绝地讲述已知的生物学知识，不如讲讲你想解决的问题。

生物学领域很多有待解决的问题都是定量的细节，例如单个细胞中介导某种功能的蛋白质或RNA的绝对拷贝数，以及细胞如何确保那么多条调节通路正常运作。细胞是否会定期进行自我维护，更换故障零件，就像人们检修飞机那样？还是只有发生损伤才会触发“更换零件”？损伤有时间规律可循吗？解答生物学中的这类未知问题，远比复述教科书上的内容更具启发性。

03

看清谦虚背后的骄傲

我发现，每每涉及生物学问题，物理学家们总是表现得很谦虚。他们总是说生物学比物理学难多了，因为有很多东西需要记忆。他们可能会说：你知道大量细节，而我只知道几个等式。

04

数学是生物学的短板

对于大多数生物学现象，我们并没有精确的方程式——这一点与物理学不同。这不是说生物学全然不涉及数学，只是需要更细致的量化。缺乏量化数据是生物学的致命弱点，甚至影响到我们的日常生物学概念。

很少有生物学家能够解释RNA测序中使用的负二项分布；能够在评估主动转运和扩散时，将细胞器的形状和距离尺度参数化；或能够解读生物分子缩合物相对应的相图——尽管越来越多生物学家对这部分内容感兴趣。

扎实的计算机知识对生物学家来说，是一笔巨大的财富，但是许多人没有机会磨练，甚至没有机会接触这些技能。从我的经验来看，与物理科学家进行交流并开展学生联合培养，是弥补知识空白的第一步。

05

别被物理学家的数学唬到

物理学家做研究分析的最终目标是获得一个公式。写下方程后，他们会像欣赏 Mark Rothko（马克·罗斯科）的画作一样，凝视它们，然后可能提出一种解释。即便你没有很多物理学基础，不知道哈密顿量或无法对伊辛相变进行建模，你仍能和物理学家进行卓有成效的沟通。请记住，对于数学，物理学家比数学家更敏感，数学家不受现实束缚并将周围世界视为一个约束。

爱因斯坦说过：“数学定律离现实越近，就越不确定；数学定律越确定，离现实就越远。”生物学家必须充分接受不确定性。与物理学理论良好的预测性相比，生物学领域的预测（例如进化）更像股市周期——只有在回顾时，才能真正看清。

06

首先确定大小尺度

从这个角度考虑一下：大部分情况下，物理学家所做的研究与生物学家所做的研究相比，尺度体系不同，环境温度也不同。

生物学家应该知道大分子的大小——包括细胞器和与之相关的细胞，并首先考虑它们对应的物理学体系尺度是什么。

07

物理学家对精确度要求更高

物理学家对结论的准确性要求更高。当你得到P值小于0.05的结果时，他们并不会特别兴奋。对他们而言，P值等于0.05，就仿佛用棒球击中谷仓门：你不会失手的。

08

避免太多专业术语

让物理学家头大的最快方法是什么？背诵生物学术语，例如基因表和通路。仔细想想，这会让任何人头昏脑胀。

09

不必事无巨细

物理学家不必知道所有被控制的条件。他们需要的只是概念，他们会假定你已经适当控制了变量并选择了正确的实验方法。如果要为物理学家做“粉笔演讲”（画图解说），请务必强调概念想法，而不是详细的数据和技术。物理学家进行判断的基础是清晰、有力、令人信服的想法。

10

理性看待预期

物理学家会期待你建造自己的设备。如果一个理论家提出了这个意见，不要放在心上。但如果是实验人员提出的，那或许你就不得不承认为买现成的设备，你可能多花了很多钱。

11

理解“最优”和“差不多”

生物学过程自带进化潜能，因此一时得到的解决方案未必是最佳的。比如，如果你想设计一个能够行走的机器，以人作为模型可能不是最好的，因为人类步行未必是到达目的地最有效的方法。物理学世界没有进化，因此常常被假定是根据最优参数运行的。相比之下，生物学则在所谓的“沃丁顿地带”（Waddington terrain）中运行：即使不是最高效的，只要差不多，生物学过程也能够正常发挥作用。

12

物理学家眼中的还原论

使用还原论方法处理复杂生物体系，并不一定意味着将这些体系拆减为多个小单元。使用涉及多个变量的系统方法解决生物学问题，本身就很容易吸引物理学家，因为它们在概念上与统计力学问题类似——将微观和宏观特性与很大的自由度联系在一起，且无法提出精确的答案。如果生物学家可以使用这些术语，对研究问题进行描述，也许就能吸引到物理学家。

13

配合物理学家的幽默

物理学家的笑点很奇怪，几乎所有出乎意料的事情都可以带来欢乐。物理学家的笑话一般都很有内涵，并非瞬间就能找到笑点。但笑一笑无妨——即便你并不觉得好笑，反正他们也看不出来。

选择适合自己的路

最后，我想说，我走的道路并非适合每一个人。首先得知道自己想要什么。如果你不愿与非同行的专家接触，或者不想钻研可能与自身领域没有明确联系的主题，那么我所选择的路可能并不适合你。但如果你不仅能够适应这种跨学科合作的方法，而且迫切希望从外界获得灵感，那么就大胆地迈出第一步吧，没什么比未知世界更值得期待的了。

本文经授权转载自微信公众号“Nature自然科研”。原文以Thirteen tips for engaging with physicists, as told by a biologist为标题发表在2020年 1月6日的职业专栏上。

特 别 提 示

1. 进入『返朴』微信公众号底部菜单“精品专栏“，可查阅不同主题系列科普文章。

2. 『返朴』提供按月检索文章功能。关注公众号，回复四位数组成的年份+月份，如“1903”，可获取2019年3月的文章索引，以此类推。