不怕學(xué)霸學(xué)習(xí)好，就怕學(xué)霸好學(xué)習(xí)

不怕學(xué)霸學(xué)習(xí)好，就怕學(xué)霸好學(xué)習(xí)

---- 記“生物力學(xué)之父”馮元楨先生學(xué)術(shù)生涯的華麗轉(zhuǎn)身

馮元楨（Yuan-Cheng Fung，1919.9.15-2019.12.15），祖籍江蘇武進(jìn)，國(guó)際知名學(xué)者，生物力學(xué)開(kāi)創(chuàng)者及奠基人，被譽(yù)為“生物力學(xué)之父”。生前為美國(guó)國(guó)家工程院院士(1979)，美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)研究院院士(1991)，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士(1992)，中國(guó)科學(xué)院外籍院士(1994)，中國(guó)工程院外籍院士(2005)及臺(tái)灣“中央研究院”院士(1966)。

獲得多項(xiàng)令人難以望其項(xiàng)背的獎(jiǎng)項(xiàng)榮譽(yù)：1975年，國(guó)際微循環(huán)學(xué)會(huì)的最高獎(jiǎng)Landis獎(jiǎng)；1976年，美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)的von Karman獎(jiǎng)；1978年，美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)的 Lissner獎(jiǎng)；1981年，美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)「百年大獎(jiǎng)」；1984年，美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)的Worcester Reed Warner獎(jiǎng)；1986年，國(guó)際生物流變學(xué)會(huì)的最高獎(jiǎng)Poiseuille獎(jiǎng)；1989年，美國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)的ALZA獎(jiǎng)；1992年，全球應(yīng)用力學(xué)界最高獎(jiǎng)項(xiàng)Timoshenko獎(jiǎng)；1994年，美國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)頒發(fā)的機(jī)械工程領(lǐng)域的最高論文獎(jiǎng)Melville獎(jiǎng)；1998年，美國(guó)工程院Founders獎(jiǎng)；2000年，美國(guó)科學(xué)最高榮譽(yù)美國(guó)科學(xué)獎(jiǎng)，并由克林頓總統(tǒng)在白宮頒獎(jiǎng)；2007年，美國(guó)國(guó)家工程院Russ獎(jiǎng)（學(xué)術(shù)地位堪比諾貝爾獎(jiǎng)），以表彰他“鑒別與確定人體組織的結(jié)構(gòu)與功能，使之有助于創(chuàng)傷的預(yù)防及減輕”的卓越貢獻(xiàn)。

1986年美國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)置了“馮元楨青年研究工作者獎(jiǎng)” 以表彰馮元楨對(duì)科學(xué)和科學(xué)教育的獻(xiàn)身精神。2019年國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)將一顆小行星命名為“馮元楨星”以表示對(duì)他的崇敬。

1．學(xué)霸的養(yǎng)成從小開(kāi)始

1919 年，馮元楨出生于江蘇常州的一個(gè)書(shū)香之家，馮元楨的父親馮重光是當(dāng)?shù)刂漠?huà)家。馮元楨的童年在橫林余巷村度過(guò)。

馮元楨家姊妹兄弟7人，他排行老二，是家里的大哥。在馮家人的回憶里，馮元楨自幼就十分好學(xué)、肯鉆研。馮元楨大姐家的2個(gè)兒子高朋、高明回憶，從小母親就讓他們把舅舅看作學(xué)習(xí)的榜樣去努力：“他在課堂上總是刨根問(wèn)底，有時(shí)候把老師都難住了；生病發(fā)熱一燒退馬上學(xué)習(xí)，特別抓緊時(shí)間；夏天蚊子多，他把腳放到壇子里，堅(jiān)持讀書(shū)。”

馮元楨最小的妹妹馮玠尚在常州生活，她告訴記者：“我父親還有弟兄兩個(gè)，我哥哥出生，是三房唯一男孩，十分受寵愛(ài)。但是，他從小就很自覺(jué)、很勤奮、愛(ài)鉆研。聽(tīng)我母親說(shuō)，哥哥在很小的時(shí)候可以把家里的鐘定定心心拆開(kāi)、再定定心心裝回去?！?/p>

在余巷小學(xué)畢業(yè)后，馮元楨隨在京工作的父親進(jìn)了北京四中讀初一。而后，他又隨父返鄉(xiāng)，就讀于常州武進(jìn)縣立初中，后在蘇州高中讀書(shū)。

2．學(xué)霸有志不在年高

1937年夏，馮元楨高中畢業(yè)，準(zhǔn)備報(bào)考南京中央大學(xué)(南京大學(xué)前身)機(jī)械工程系。其時(shí)，日軍侵略我國(guó)，日軍飛機(jī)不時(shí)在頭頂盤(pán)旋。國(guó)難當(dāng)頭，他當(dāng)即改考中央大學(xué)新設(shè)的航空系。青少年時(shí)期的記憶讓他深知中國(guó)生存最需要的就是飛機(jī)。馮元楨于1941年畢業(yè)于中央大學(xué)航空工程系，后留校任教，同時(shí)攻讀研究生，于1943年獲碩士學(xué)位。

1943 年他迎來(lái)人生的第一次轉(zhuǎn)折，利用美國(guó)提供的研究生資助名額，馮元楨辭別父母、遠(yuǎn)渡重洋，開(kāi)始異國(guó)深造之路。中間經(jīng)歷了路途延誤與獎(jiǎng)學(xué)金轉(zhuǎn)贈(zèng)他人等各種挫折與磨難，眼看留學(xué)希望落空。幸而他的導(dǎo)師——美國(guó)加州理工學(xué)院的Ernie Sechler教授慧眼識(shí)珠，為其提供了一份助理教授的工作，他們一起在飛機(jī)后掠翼設(shè)計(jì)、殼體屈曲、洲際彈道導(dǎo)彈基礎(chǔ)硬化、火箭結(jié)構(gòu)、燃油晃蕩等多個(gè)方向有著密切的合作，奠定了馮元楨在航空學(xué)領(lǐng)域的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1948年他以非凡的毅力和優(yōu)異的成績(jī)獲得加州理工學(xué)院航空工程與數(shù)學(xué)的博士學(xué)位，并留校任教。1955 年，他出版了力學(xué)與工程學(xué)專(zhuān)著《Theory of Aero-elasticity》，成為氣動(dòng)-彈性力學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典著作，從而一舉成為了航天航空領(lǐng)域的佼佼者，在航空領(lǐng)域的學(xué)術(shù)圈內(nèi)有著崇高的地位。這一年，他 36 歲。1959年他任加州理工學(xué)院教授。

3．充滿傳奇色彩的轉(zhuǎn)行之路

1966年以前，馮元楨主要從事航空工程和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方面的研究并取得卓著成果。1966年以后致力于新興交叉領(lǐng)域——生物力學(xué)的開(kāi)拓，是圣迭戈加州大學(xué)生物工程學(xué)系的主要?jiǎng)?chuàng)辦人之一，是舉世公認(rèn)的生物力學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者和奠基人，人稱(chēng)“生物力學(xué)之父”。在這一領(lǐng)域內(nèi)，馮元楨和他的實(shí)驗(yàn)室取得了三個(gè)具有里程碑性質(zhì)的成就，即生物軟組織本構(gòu)關(guān)系的研究、肺血流動(dòng)力學(xué)規(guī)律的研究以及生物組織器官生長(zhǎng)和應(yīng)力關(guān)系的研究。

說(shuō)起馮先生學(xué)術(shù)生涯的華麗轉(zhuǎn)型，那就不得不提及這背后的傳奇故事。

1957年，他帶著戈根漢基金學(xué)術(shù)獎(jiǎng)金去德國(guó)一年。而留在中國(guó)常州的母親患上了嚴(yán)重的青光眼。正在德國(guó)講學(xué)的馮元楨聽(tīng)說(shuō)后十分焦慮，身為人子卻不能侍奉床前，馮元楨的內(nèi)心萬(wàn)分煎熬。為盡己所能，他開(kāi)始研究生理學(xué)，希望自己能在母親生病的時(shí)候提供一些正確的建議給她。他翻閱了不少有關(guān)青光眼的文獻(xiàn)，并將譯文郵寄給國(guó)內(nèi)的醫(yī)生。他對(duì)母親說(shuō)：“如果你不會(huì)使用，就把資料交給你的外科醫(yī)生。”母親的手術(shù)很成功，她的外科醫(yī)生很感謝馮元楨。他在德國(guó)的航空動(dòng)力研究院的街對(duì)面是哥廷根生理研究院。馮元楨非常欣賞那里的圖書(shū)館和設(shè)施。母親手術(shù)的成功，也激起了馮元楨對(duì)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的興趣，開(kāi)始了發(fā)奮自學(xué)。他發(fā)覺(jué)生物學(xué)的知識(shí)十分寬廣，充滿著有趣的非線性問(wèn)題，是個(gè)十分吸引人的領(lǐng)域。

科學(xué)家的眼光是敏銳且超前的，在閱讀生理學(xué)著作的過(guò)程中，擁有工程力學(xué)知識(shí)背景的馮元楨看到了一般生理學(xué)家未曾注意的東西。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)人體血壓變化時(shí)，血管會(huì)很快自我重塑。通常，血管的內(nèi)壁會(huì)自動(dòng)增厚，在兩到三天內(nèi)其厚度增加一倍。然后血管外壁隨之變厚，約于10天內(nèi)翻倍。此外，血管壁中的殘余應(yīng)力也會(huì)改變。他想，在人體運(yùn)動(dòng)和血液循環(huán)這些生理活動(dòng)的過(guò)程中，內(nèi)外力的作用都是不可或缺的，殘余應(yīng)力的施加是否會(huì)引起疾病的產(chǎn)生呢？馮元楨想要驗(yàn)證這個(gè)有趣的猜想。然而隔行如隔山，毫無(wú)人體生理學(xué)、解剖學(xué)、組織學(xué)背景的工學(xué)博士，要研究醫(yī)學(xué)問(wèn)題談何容易？為更好地進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究，他從加州理工學(xué)院航空系辭職，成為第一個(gè)、也是唯一一個(gè)離開(kāi)這個(gè)系并轉(zhuǎn)行的人；那時(shí)他已過(guò)不惑之年，年近半百。他轉(zhuǎn)到圣迭戈加州大學(xué)從事生物力學(xué)相關(guān)的科學(xué)研究——從此開(kāi)啟了他“開(kāi)掛”的人生。

1966年，馮元楨在加州大學(xué)從零開(kāi)始，建立了全美也是國(guó)際上第一個(gè)生物工程系，采用數(shù)學(xué)分析方法及工程實(shí)驗(yàn)來(lái)研究生理學(xué)，用力學(xué)分析方法來(lái)研究生物組織。在身為名醫(yī)的妻子喻嫻才教授的支持與鼓勵(lì)下，在兩位杰出的生理學(xué)家Sobin和Zewifach的合作下，他和所有醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)生一樣，學(xué)習(xí)人體解剖，驅(qū)車(chē)幾百公里到醫(yī)院參加病例討論會(huì)，一步步學(xué)習(xí)活組織、器官的生理和力學(xué)機(jī)理，了解醫(yī)生認(rèn)為無(wú)法解決或解決得不好的問(wèn)題。研究最繁忙時(shí)，半夜兩三點(diǎn)睡覺(jué)是常事。他一邊閱讀醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)、一邊照顧年幼的孩子是家常便飯。

馮元楨的刻苦學(xué)習(xí)和勤奮鉆研取得了豐碩的回報(bào)成果。他在發(fā)現(xiàn)人體血球、血管、微循環(huán)方面取得了重大突破，發(fā)表了先驅(qū)性的“紅細(xì)胞的零壓力結(jié)構(gòu)理論”，創(chuàng)立了著名的“馮氏毛細(xì)血管隧道理論”。 他研究發(fā)現(xiàn)肺的毛細(xì)血管根本不像一片管子，倒象是具有柔韌的屋頂和支柱的“地下車(chē)庫(kù)”。馮元楨說(shuō)，當(dāng)這個(gè)理論應(yīng)用到肺的各個(gè)部分，它可以解釋和預(yù)測(cè)許多臨床觀察現(xiàn)象，包括肺的血流、水腫、高血壓等。它可以解釋為什么汽車(chē)的汽袋碰撞到肺，引起超音速的震動(dòng)，會(huì)給肺、特別是幼兒的肺，造成威脅。他領(lǐng)導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室取得了3個(gè)里程碑性質(zhì)的科研成果：一是生物軟組織本構(gòu)關(guān)系的研究，使得人和其他動(dòng)物的生理和病理可以用數(shù)學(xué)的形式及物理、化學(xué)的分析來(lái)表達(dá)；二是以肺毛細(xì)血流片層流動(dòng)(Sheet flow)模型為核心的肺血流動(dòng)力學(xué)規(guī)律的研究，得出肺部血管的分布圖，對(duì)臨床疾病的診斷和治療提供了極大幫助，這是傳統(tǒng)解剖學(xué)手法很難弄清楚的；三是生物組織器官生長(zhǎng)和應(yīng)力關(guān)系的研究，提出的 “馮元楨假說(shuō)”，奠定了新興的“組織工程學(xué)”基礎(chǔ)。在馮元楨的領(lǐng)導(dǎo)下，圣迭戈加州大學(xué)的生物工程研究與教學(xué)聲名卓著、成果豐碩，并為開(kāi)創(chuàng)新的醫(yī)學(xué)療法和增進(jìn)人類(lèi)健康建樹(shù)良多，贏得了國(guó)際公認(rèn)的領(lǐng)導(dǎo)地位。1999年10月，該校將新建教學(xué)大樓的大禮堂冠名為“生物力學(xué)之父馮元楨”禮堂。

1981 年起，他相繼出版了《生物力學(xué)—活組織的力學(xué)特性》、《生物力學(xué)—血液循環(huán)》和《生物力學(xué)—運(yùn)動(dòng)、流動(dòng)、應(yīng)力和生長(zhǎng)》3 本生物力學(xué)經(jīng)典專(zhuān)著并被譯為多國(guó)文字，這套專(zhuān)著的問(wèn)世是生物力學(xué)學(xué)科發(fā)展的里程碑。這些成就為臨床疾病的診斷與治療提供了極大的幫助，拯救了無(wú)數(shù)患者的寶貴生命。馮元楨是第一位將工程理論應(yīng)用在醫(yī)學(xué)診斷、治療和預(yù)防的開(kāi)拓者。隨后帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)外大批科學(xué)工作者投身于生物力學(xué)的研究——當(dāng)初的“星星之火”，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為“燎原之勢(shì)”！

當(dāng)有人問(wèn)馮元楨“您是一位已有建樹(shù)的航空動(dòng)力學(xué)家，為什么決定轉(zhuǎn)入生物力學(xué)的研究呢？”時(shí)，他回答到：“有個(gè)時(shí)期我對(duì)生物工程學(xué)發(fā)生了興趣，鳥(niǎo)飛魚(yú)游、人體運(yùn)動(dòng)、血液循環(huán)、人工臟器等，都有力的作用在里面。那個(gè)時(shí)候?qū)W力學(xué)的人很少做生理研究，也沒(méi)有生物工程系。從航空動(dòng)力學(xué)的研究改到生物力學(xué)的研究是改行，改行就是換個(gè)方向做題目。人體也是一個(gè)工程，是比飛機(jī)系統(tǒng)稍為復(fù)雜一點(diǎn)的工程。人體工程研究的吸引力太大啦，超過(guò)了飛機(jī)對(duì)我的吸引，因此就決定轉(zhuǎn)到生物力學(xué)的領(lǐng)域里。改行是危險(xiǎn)的，因?yàn)槟阒雷约河信d趣，但并不知道是否會(huì)有結(jié)果；可是做學(xué)問(wèn)，吸引力的作用更大，讓你值得去花功夫。”

不怕學(xué)霸學(xué)習(xí)好，就怕學(xué)霸好學(xué)習(xí)。馮元楨這種頑強(qiáng)拼搏的意志品質(zhì)，伴隨了他的一生。從航空泰斗到“生物力學(xué)之父”，馮元楨跨越百年的傳奇人生永不謝幕，他的精神必將照耀著“后浪”繼續(xù)前行……

后記：生物力學(xué)（Biomechanics）研究生物與力學(xué)有關(guān)的問(wèn)題。它的內(nèi)容十分豐富，從鳥(niǎo)飛、魚(yú)游到鞭毛和纖毛運(yùn)動(dòng)；從人的整體到各個(gè)器官，包括血液、體液、氣體和水分的運(yùn)動(dòng)，以及植物體內(nèi)水分的輸運(yùn)等——馮元楨語(yǔ)。學(xué)醫(yī)的同學(xué)想必對(duì)此不會(huì)陌生，椎間盤(pán)退變、脊椎矯正、心臟輔助裝置等與生物力學(xué)息息相關(guān)。對(duì)于普通百姓來(lái)說(shuō)，日常生活中的行走坐臥都有生物力學(xué)的科學(xué)機(jī)理。更廣泛地說(shuō)，凡是有生命的地方都蘊(yùn)含著豐富的生物力學(xué)問(wèn)題。跟著我的微信公眾號(hào)“醫(yī)用生物力學(xué)”，一定會(huì)了解到更多身邊的生物力學(xué)科普知識(shí)?；蛟S某天您受到啟發(fā)也來(lái)個(gè)華麗轉(zhuǎn)身，跨界從事了生物力學(xué)的研究，一舉成了“生物力學(xué)之母”或者“生物力學(xué)之子”也有可能——夢(mèng)想還是要有的，萬(wàn)一實(shí)現(xiàn)了呢！