◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys1.dyndns.org)(xys888.dyndns.org)◇◇ 人体研究比飞机系统更有吸引力 ——世界生物力学研究的奠基人冯元桢教授访谈 □本报记者 王丹红 《科学时报》2002.9.20. 8月底，世界生物力学研究的奠基人冯元桢教授，专程到北京参加纪念周培 源先生百岁诞辰科学论坛和周培源应用数学中心成立典礼。期间，就生物力学的 发展问题，冯教授接受了本报记者的采访。 做生物力学的吸引力更大 问：您是一位已有建树的航空动力学家，为什么决定转入生物力学的研究呢？ 答：有个时期我对生物工程学发生了兴趣，鸟飞鱼游、人体运动、血液循环、 人工脏器等，都有力的作用在里面。那个时候学力学的人很少做生理研究，也没 有生物工程系。从航空动力学的研究改到生物力学的研究是改行，改行就是换个 方向做题目。人体也是一个工程，是比飞机系统稍为复杂一点的工程。人体工程 研究的吸引力太大了，超过了飞机对我的吸引，因此就决定转到生物力学的领域 里。 改行是危险的，因为你知道自己有兴趣，但并不知道是否会有结果，可是做 学问，吸引力的作用更大，让你值得去花功夫。 问：生物力学的研究与生物医学有什么不同呢？ 答：举个例子，高血压会引发血管硬化。生物医学的问题是：高血压怎么会 引发血管硬化，血管硬化的症状是什么，该怎么检测和治疗？而生物力学的问题 是：有没有办法计算、预测血管的改变，用数理的方法预测各种治疗的效果？ 如果生物力学弄清楚了这些问题，那么生物力学的最后目标是：预测疾病、预计 治疗的效果。这样就可以帮助医生了解疾病的起源，选择治疗的方法。 问：生物力学与传统的流体力学有什么不同？ 答：做学问有两件事：一是解决实际问题，一是改进学科的方法。学力学的 人认为自然现象有许多力的作用。力学界、物理学界常将公认不变的东西当做是 公理，这些公理在工程、物理学中都有很好的应用，但应用在生物学中，就不太 能解释生理和病理现象了。 比如说，目前在医学界，血管硬化症那么常见，而且就在那么几个地方出现。 人体内的血管长达20公里，容易发生毛病的地方加起来只有75厘米长。从工程学 的角度来看，血液在出毛病的地方的流动与其它地方不一样，这里就有力学问题 了。出毛病的地方血液的流动混乱，造成血管结构的变化，这是血液的动力学现 象与血管硬化的关系。 这时我们的下一个问题就是要追究血液流动怎么造成了血管硬化？这不是传 统液体力学的问题，因为传统液体力学的公理已不能解释生物生理现象，需要做 一些改变。哪些公理需要改变？怎么改变？还要增加些什么公理？这就变成了生 物力学的问题。 生物工程有很多层次。做生物工程学的人需要对传统领域的方法进行改进和 扩充，这样就发展出了新的方法。 问：您是做生物力学研究的，为什么要参加有关应用数学的前沿研讨会呢？ 答：我向来认为我们的工作既是应用力学，又是应用数学。学工程的人都是 用数学与力学的眼光来看生物现象与工程。数学有两方面的问题，一是数学本身 的问题，一是用数学来了解自然现象的问题。纯数学对数学本身有兴趣，应用数 学是用数学作为工具来了解和处理自然界的问题，最后可用数学模式来表达、解 决问题。 我发展生物力学的初衷是，我发现生物界所有的功能，从血液循环到神经传 递，到骨骼运动，都有力的作用，我希望研究这些生理现象的力学机理，到了数 学的层次，或许有助于生物学的进展和应用，造福人类。 问：中国生物力学的研究水平怎样？ 答：中国生物力学的研究值得鼓励，各个方面的研究都有。我与他们的联系 也很密切。但国内做生物力学的研究有相当多的困难，比如说生物力学不在传统 的领域内， 申请经费就有特别的困难。国家应该鼓励有兴趣的年轻教授在生物 力学领域走下去，让这一学科发展得更好。 问：在美国生物力学的研究是哪里支持的？ 答：在美国，生物力学的研究主要得益于美国国家卫生研究院(NIH)的资助。 世界上只有美国有国家卫生研究院，其它国家都没有。NIH在美国国家的预算中 有一定的百分比，这是最好的，它不会因为总统的更迭而变化。而且经费每年都 在增加，国会的目标是在5年内将预算增加一倍。 启发学生的兴趣比教他更难 问：您培养学生的观念是什么？ 答：30多年来生物力学发展得非常快，学生很多，但要早早引导他们走上正 轨，启发他们对特殊问题的兴趣。比如，我给大学一年级的学生上生物工程学的 课，我问他们什么是生物工程学呢？我说我也讲不清楚。但我有办法让他们思考 一些简单的问题，总有些问题是能够解决的。我出一道练习题：让他们写下一个 问题，不要到图书馆、因特网上去查资料，完全凭自己想象。我要求学生有自发 的观点。我对他们说，假如你能解决一个问题，你这一生就值得骄傲了，就没有 虚度此生了。 其次我训练学生们学会合作。美国目前的教育训练的是竞争，忽视合作。竞 争是外在的社会压力要求他们这么做的，合作应该是自发的。 最后，为了解决问题，就引导学生们到图书馆查资料，阅读期刊。经过这样 的启发，学生们会发现自己很缺乏科学知识，就会对基础课程产生真正的兴趣。 只有学生自己产生了兴趣才可能学好。我反对填鸭式的教学，这是没有用的。 问：生物力学的学生有哪些素质要求？ 答：在生物力学领域知识面广是一个基本的要求，新题目非常多，不一定是 古典领域中的某一个问题。尽量要求学生的基础广泛一些，在训练他们研究专门 问题时又要非常的专业化。一开始我们会要求学生们学力学、数学、物理学、化 学、生物学、医学等，要求很多，对一、二、三年级的大学生，广是必要的条件， 到了研究生阶段，再专门化到某一点。 问：为什么大教授还要给大学一年级的学生上课呢？ 答： 这样可以让学生知道大教授是可接触的，避免产生距离感，让学生们 看看有成就、有经历的人是什么样子。大学一年级的课其实是最难的，启发学生 的兴趣比教他知识更难，要细心、也要有耐心。我在圣迪亚戈分校也教一年级的 学生，我向来也鼓励正教授担任入门课的教学。 大教授给大学生上课也是对年轻教授的支持。教学的任务是必需的，大教授 多担当一些，年轻的教授就有更多的时间做研究工作。 冯元桢:　 1948年在美国加州理工学院获得工程学博士学位，之后在加州理工学院从事 航空工程和力学方面的研究。他的第一本专著Theory of Aeroelasticity成为 气动弹性力学领域的经典著作。1966年，他从加州理工学院辞职到新成立的加州 大学圣迪亚戈分校开创生物工程学，从事生物力学的研究，并成为生物力学的奠 基人。1998年美国工程院授予他创始人奖。2000年，他获得美国总统科学奖章， 颁奖公告上说：他在生物工程学和空气弹性力学领域做了先驱性和领导性的工作。 作为作者、教师、编辑和领导者，他的工作和热情奠定了生物力学特别是在肺和 动脉方面的原始性研究的基础。为表彰冯元桢对科学和科学教育的献身精神，美 国机械工程学会设置了以他命名的“冯元桢青年研究工作者奖”。他是美国国家 科学院、国家工程院、国家医学科学院三院的院士，中国科学院外籍院士。 ◇◇新语丝(www.xys.org)(xys.dxiong.com)(xys1.dyndns.org)(xys888.dyndns.org)◇◇