不怕學霸學習好，就怕學霸好學習

不怕學霸學習好，就怕學霸好學習

---- 記“生物力學之父”馮元楨先生學術生涯的華麗轉身

馮元楨（Yuan-Cheng Fung，1919.9.15-2019.12.15），祖籍江蘇武進，國際知名學者，生物力學開創(chuàng)者及奠基人，被譽為“生物力學之父”。生前為美國國家工程院院士(1979)，美國國家醫(yī)學研究院院士(1991)，美國國家科學院院士(1992)，中國科學院外籍院士(1994)，中國工程院外籍院士(2005)及臺灣“中央研究院”院士(1966)。

獲得多項令人難以望其項背的獎項榮譽：1975年，國際微循環(huán)學會的最高獎Landis獎；1976年，美國土木工程學會的von Karman獎；1978年，美國機械工程師學會的 Lissner獎；1981年，美國機械工程師學會「百年大獎」；1984年，美國機械工程師學會的Worcester Reed Warner獎；1986年，國際生物流變學會的最高獎Poiseuille獎；1989年，美國生物醫(yī)學工程學會的ALZA獎；1992年，全球應用力學界最高獎項Timoshenko獎；1994年，美國機械工程學會頒發(fā)的機械工程領域的最高論文獎Melville獎；1998年，美國工程院Founders獎；2000年，美國科學最高榮譽美國科學獎，并由克林頓總統在白宮頒獎；2007年，美國國家工程院Russ獎（學術地位堪比諾貝爾獎），以表彰他“鑒別與確定人體組織的結構與功能，使之有助于創(chuàng)傷的預防及減輕”的卓越貢獻。

1986年美國機械工程學會設置了“馮元楨青年研究工作者獎” 以表彰馮元楨對科學和科學教育的獻身精神。2019年國際天文學聯合會將一顆小行星命名為“馮元楨星”以表示對他的崇敬。

1．學霸的養(yǎng)成從小開始

1919 年，馮元楨出生于江蘇常州的一個書香之家，馮元楨的父親馮重光是當地知名的畫家。馮元楨的童年在橫林余巷村度過。

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、肯鉆研。馮元楨大姐家的2個兒子高朋、高明回憶，從小母親就讓他們把舅舅看作學習的榜樣去努力：“他在課堂上總是刨根問底，有時候把老師都難住了；生病發(fā)熱一燒退馬上學習，特別抓緊時間；夏天蚊子多，他把腳放到壇子里，堅持讀書?！?/p>

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，我哥哥出生，是三房唯一男孩，十分受寵愛。但是，他從小就很自覺、很勤奮、愛鉆研。聽我母親說，哥哥在很小的時候可以把家里的鐘定定心心拆開、再定定心心裝回去?！?/p>

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

2．學霸有志不在年高

1937年夏，馮元楨高中畢業(yè)，準備報考南京中央大學(南京大學前身)機械工程系。其時，日軍侵略我國，日軍飛機不時在頭頂盤旋。國難當頭，他當即改考中央大學新設的航空系。青少年時期的記憶讓他深知中國生存最需要的就是飛機。馮元楨于1941年畢業(yè)于中央大學航空工程系，后留校任教，同時攻讀研究生，于1943年獲碩士學位。

1943 年他迎來人生的第一次轉折，利用美國提供的研究生資助名額，馮元楨辭別父母、遠渡重洋，開始異國深造之路。中間經歷了路途延誤與獎學金轉贈他人等各種挫折與磨難，眼看留學希望落空。幸而他的導師——美國加州理工學院的Ernie Sechler教授慧眼識珠，為其提供了一份助理教授的工作，他們一起在飛機后掠翼設計、殼體屈曲、洲際彈道導彈基礎硬化、火箭結構、燃油晃蕩等多個方向有著密切的合作，奠定了馮元楨在航空學領域的堅實基礎。

1948年他以非凡的毅力和優(yōu)異的成績獲得加州理工學院航空工程與數學的博士學位，并留校任教。1955 年，他出版了力學與工程學專著《Theory of Aero-elasticity》，成為氣動-彈性力學領域的經典著作，從而一舉成為了航天航空領域的佼佼者，在航空領域的學術圈內有著崇高的地位。這一年，他 36 歲。1959年他任加州理工學院教授。

3．充滿傳奇色彩的轉行之路

1966年以前，馮元楨主要從事航空工程和連續(xù)介質力學方面的研究并取得卓著成果。1966年以后致力于新興交叉領域——生物力學的開拓，是圣迭戈加州大學生物工程學系的主要創(chuàng)辦人之一，是舉世公認的生物力學的開創(chuàng)者和奠基人，人稱“生物力學之父”。在這一領域內，馮元楨和他的實驗室取得了三個具有里程碑性質的成就，即生物軟組織本構關系的研究、肺血流動力學規(guī)律的研究以及生物組織器官生長和應力關系的研究。

說起馮先生學術生涯的華麗轉型，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術獎金去德國一年。而留在中國常州的母親患上了嚴重的青光眼。正在德國講學的馮元楨聽說后十分焦慮，身為人子卻不能侍奉床前，馮元楨的內心萬分煎熬。為盡己所能，他開始研究生理學，希望自己能在母親生病的時候提供一些正確的建議給她。他翻閱了不少有關青光眼的文獻，并將譯文郵寄給國內的醫(yī)生。他對母親說：“如果你不會使用，就把資料交給你的外科醫(yī)生?！蹦赣H的手術很成功，她的外科醫(yī)生很感謝馮元楨。他在德國的航空動力研究院的街對面是哥廷根生理研究院。馮元楨非常欣賞那里的圖書館和設施。母親手術的成功，也激起了馮元楨對生物醫(yī)學領域的興趣，開始了發(fā)奮自學。他發(fā)覺生物學的知識十分寬廣，充滿著有趣的非線性問題，是個十分吸引人的領域。

科學家的眼光是敏銳且超前的，在閱讀生理學著作的過程中，擁有工程力學知識背景的馮元楨看到了一般生理學家未曾注意的東西。他發(fā)現當人體血壓變化時，血管會很快自我重塑。通常，血管的內壁會自動增厚，在兩到三天內其厚度增加一倍。然后血管外壁隨之變厚，約于10天內翻倍。此外，血管壁中的殘余應力也會改變。他想，在人體運動和血液循環(huán)這些生理活動的過程中，內外力的作用都是不可或缺的，殘余應力的施加是否會引起疾病的產生呢？馮元楨想要驗證這個有趣的猜想。然而隔行如隔山，毫無人體生理學、解剖學、組織學背景的工學博士，要研究醫(yī)學問題談何容易？為更好地進行醫(yī)學研究，他從加州理工學院航空系辭職，成為第一個、也是唯一一個離開這個系并轉行的人；那時他已過不惑之年，年近半百。他轉到圣迭戈加州大學從事生物力學相關的科學研究——從此開啟了他“開掛”的人生。

1966年，馮元楨在加州大學從零開始，建立了全美也是國際上第一個生物工程系，采用數學分析方法及工程實驗來研究生理學，用力學分析方法來研究生物組織。在身為名醫(yī)的妻子喻嫻才教授的支持與鼓勵下，在兩位杰出的生理學家Sobin和Zewifach的合作下，他和所有醫(yī)學實習生一樣，學習人體解剖，驅車幾百公里到醫(yī)院參加病例討論會，一步步學習活組織、器官的生理和力學機理，了解醫(yī)生認為無法解決或解決得不好的問題。研究最繁忙時，半夜兩三點睡覺是常事。他一邊閱讀醫(yī)學文獻、一邊照顧年幼的孩子是家常便飯。

馮元楨的刻苦學習和勤奮鉆研取得了豐碩的回報成果。他在發(fā)現人體血球、血管、微循環(huán)方面取得了重大突破，發(fā)表了先驅性的“紅細胞的零壓力結構理論”，創(chuàng)立了著名的“馮氏毛細血管隧道理論”。 他研究發(fā)現肺的毛細血管根本不像一片管子，倒象是具有柔韌的屋頂和支柱的“地下車庫”。馮元楨說，當這個理論應用到肺的各個部分，它可以解釋和預測許多臨床觀察現象，包括肺的血流、水腫、高血壓等。它可以解釋為什么汽車的汽袋碰撞到肺，引起超音速的震動，會給肺、特別是幼兒的肺，造成威脅。他領導實驗室取得了3個里程碑性質的科研成果：一是生物軟組織本構關系的研究，使得人和其他動物的生理和病理可以用數學的形式及物理、化學的分析來表達；二是以肺毛細血流片層流動(Sheet flow)模型為核心的肺血流動力學規(guī)律的研究，得出肺部血管的分布圖，對臨床疾病的診斷和治療提供了極大幫助，這是傳統解剖學手法很難弄清楚的；三是生物組織器官生長和應力關系的研究，提出的 “馮元楨假說”，奠定了新興的“組織工程學”基礎。在馮元楨的領導下，圣迭戈加州大學的生物工程研究與教學聲名卓著、成果豐碩，并為開創(chuàng)新的醫(yī)學療法和增進人類健康建樹良多，贏得了國際公認的領導地位。1999年10月，該校將新建教學大樓的大禮堂冠名為“生物力學之父馮元楨”禮堂。

1981 年起，他相繼出版了《生物力學—活組織的力學特性》、《生物力學—血液循環(huán)》和《生物力學—運動、流動、應力和生長》3 本生物力學經典專著并被譯為多國文字，這套專著的問世是生物力學學科發(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，拯救了無數患者的寶貴生命。馮元楨是第一位將工程理論應用在醫(yī)學診斷、治療和預防的開拓者。隨后帶動了國內外大批科學工作者投身于生物力學的研究——當初的“星星之火”，現在已經發(fā)展為“燎原之勢”！

當有人問馮元楨“您是一位已有建樹的航空動力學家，為什么決定轉入生物力學的研究呢？”時，他回答到：“有個時期我對生物工程學發(fā)生了興趣，鳥飛魚游、人體運動、血液循環(huán)、人工臟器等，都有力的作用在里面。那個時候學力學的人很少做生理研究，也沒有生物工程系。從航空動力學的研究改到生物力學的研究是改行，改行就是換個方向做題目。人體也是一個工程，是比飛機系統稍為復雜一點的工程。人體工程研究的吸引力太大啦，超過了飛機對我的吸引，因此就決定轉到生物力學的領域里。改行是危險的，因為你知道自己有興趣，但并不知道是否會有結果；可是做學問，吸引力的作用更大，讓你值得去花功夫?！?/p>

不怕學霸學習好，就怕學霸好學習。馮元楨這種頑強拼搏的意志品質，伴隨了他的一生。從航空泰斗到“生物力學之父”，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（Biomechanics）研究生物與力學有關的問題。它的內容十分豐富，從鳥飛、魚游到鞭毛和纖毛運動；從人的整體到各個器官，包括血液、體液、氣體和水分的運動，以及植物體內水分的輸運等——馮元楨語。學醫(yī)的同學想必對此不會陌生，椎間盤退變、脊椎矯正、心臟輔助裝置等與生物力學息息相關。對于普通百姓來說，日常生活中的行走坐臥都有生物力學的科學機理。更廣泛地說，凡是有生命的地方都蘊含著豐富的生物力學問題。跟著我的微信公眾號“醫(yī)用生物力學”，一定會了解到更多身邊的生物力學科普知識?；蛟S某天您受到啟發(fā)也來個華麗轉身，跨界從事了生物力學的研究，一舉成了“生物力學之母”或者“生物力學之子”也有可能——夢想還是要有的，萬一實現了呢！