从入门到一作发 Science 只用了两年，名校博士回国加入清华大学

2022 年 10 月 7 日，胡脊梁博士在朋友圈分享了一篇在 Science 上线的最新文章 ——Emergent phases of ecological diversity and dynamics mapped in microcosms。这是他从单细胞力学转向截然不同的生态动力学领域后，发表的第一篇文章。他曾表示将在结束 MIT 的博士后研究后，回国继续从事科研，希望「有一天能够把生物书写得像物理书一样简洁而优美」。

2024 年 12 月，在 MIT 的博士生涯刚结束，胡博士就拿到了国内教职 Offer，全职任教于清华大学基础医学院、力学交叉研究院、清华北大生命科学联合中心。

学霸君依然记得，当时的那篇 Science，他只用了两年，其中还包括审稿和返修的十个月。

仅仅靠两个变量就可以预测复杂的生态系统，这是具有开创性的一步。物理学家费尔南达·皮涅罗(Fernanda Pinheiro)形容这项工作为——a beautiful piece of work。

胡脊梁说「第一次返修时，审稿意见有 50 多页，但是三个审稿人都给出了高度评价，心里就有底了，感觉自己这项工作的意义得到了认可。」

用物理学的视角解决生物学问题

如何理解自然生态系统中的多样化物种，以及它们复杂的动力学行为？

这是胡脊梁及其导师 Jeff Gore 想要回答的问题。

一直以来，几乎所有的生态学研究和模型，都仅仅聚焦于少量的物种，因为预测生态稳定性和多样性需要测量生态网络中的全部参数，是一件困难的事，因此多年来，科学家在理解以及阐述生物多样性和生态动力学方面，都缺乏一种统一的框架。

「能不能用一个简洁优美的框架来描述混沌随机的生态系统？」胡脊梁尝试用物理学的研究思路，解决生态学的问题。

通过实验和模型验证，胡脊梁证明仅了解两个参数——物种数量和平均种间相互作用强度，就可对生态群落中呈现的动力学相为，以及相变进行预测。

与传统的生物学家不断追问现象背后机制细节的科研逻辑不同，胡脊梁用 zoom out 的视角第一次对复杂的生态系统提出了一个比较统一的框架——它不再依赖于任何生物学的细节，像一个具有普适性的简洁公式，可以用来描述于大到热带雨林，小到肠道菌群的任何一个生态群落。

同样是对生命科学本质的探寻。不过「这一次理论走在了实验的前面，然后又在实验上得到了充分印证，这在生物学领域是很少见的情况。」

「但对我本人来说更直观的意义是找到了工作」，胡脊梁笑了起来，在MIT的博士生涯刚结束，他就拿到了国内教职 Offer。

不被定义的人生，用兴趣做催化剂

从清华钱班本科到直博麻省理工，从物理到生物力学再到生态动力学，从学习课本知识到在数篇顶刊上留名，对科研经历了憧憬到幻灭，碰壁后又重新寻找方向，胡脊梁已然逐步建构起了自己的科学大厦。

谈及这些经历，胡脊梁谦虚地表示，自己只是「lucky」。

事实上，这份幸运背后是不断被自己的兴趣「追逐」的结果，胡脊梁说，从成绩上看自己可以算个学霸，但是却不是常规意义上的好学生，不喜欢被束缚，甚至经常违反纪律。感兴趣的事，十头牛也拉不回来。不感兴趣的事，天王老子来了也不愿意做。

胡脊梁从初中开始就对科学研究产生了强烈的兴趣，一头扎进物理学的世界，随后凭借物理竞赛保送到清华大学。

彼时，清华大学为了回答「钱学森之问」而开办的钱学森力学班，每年只从全校新生中选拔 30人，旨在「发掘和培养有志于通过技术改变世界、造福人类的创新型人才」，这种全新的培养理念吸引了胡脊梁，他通过层层选拔成为了 2013 级钱学森力学班的一员。

钱班最初的课程更偏工程应用，大家都在卷绩点的时候，胡脊梁陷入了迷茫。「这些方向的理论框架都是早就搭建好的，更多是工程细节的优化」，课本知识似乎只是枯燥的理论。这似乎不是他渴望探索和创新的样子。

因为找不到自己的方向，胡脊梁停滞不前。

直到他听了施一公院士的讲座。那一场讲座中，施一公院士娓娓道来本世纪前沿的生命科学研究，壮丽的生命图卷深深地打动了胡脊梁——「21世纪真的是生物的世纪！生命科学的世界很广阔，还有很多的问题等着我们去回答。」

「生命很酷！热力学第二定律告诉我们所有的系统最后都会达到热力学平衡，就是熵达到最大，那在这个定律下，生命是不应该存在的，因为生命高度有序且熵非常低，它打破了热力学第二定律，从热力学上来讲是一个远离平衡态的耗散结构，从物理学家的视野来说就是一个非常神奇的存在，哪怕到今天我还觉得是让我很激动的一件事情。」

时隔多年，胡脊梁说起「生命很酷」时，眼睛里仍发着光——仿佛回到他曾经被点亮的那一刻。

人生中很少有这样的时刻，不过一旦被点亮，就是不一样的人生。

带着对生物学的憧憬，大二的胡脊梁主动找到力学与生物学结合方向的实验室，开启了自己的科研篇章。

他说，自己是钱班第一个跑去学生物的人。这也意味着和同学们相比他要学习一倍多的课程。

胡脊梁开玩笑说，这可能是自己人生中最辛苦的四年。

上午 6 点起，晚上 1 点睡，胡脊梁一刻不停歇地汲取着新知识。他发现，原来课堂上学的「枯燥的」线性代数，立马就可以用到实验中，胡脊梁仿佛被打通了任督二脉，大学还没毕业，胡脊梁就以一作身份发表了 PNAS。随后又以优异的成绩直博到 MIT。

图片来源：PNAS｜胡脊梁的第一篇文章

钱班的首席教授郑泉水院士说，在钱班，老师们要想方设法呵护学生的激情，因为这种激情对创新至关重要——这是一种对一件事情着迷，晚上睡不着觉，吃饭走路都在想这件事情的劲。

郑泉水院士说的就是胡脊梁身上这股劲。

直博 MIT 后的头两年，胡脊梁仍然从事单细胞力学方面的研究，但这里实验室高压的氛围让他感到了科研思路的滞涩。

胡脊梁说，「一直看生物学的书是觉得不太优美，有很多信息是冗余的，直到接触了生物物理学，才发现原来生物学也可以用简洁的数学语言去描述。」

冒着可能延毕的风险，博三的胡脊梁转到生态动力学方向。

来到新的课题组，面对全新的研究方法，和理论物理学家、应用数学家进行思维的碰撞，这个过程里胡脊梁只觉得 exciting。研究框架在他脑海中逐渐形成。

在兴趣的驱使下，胡脊梁总是能「上道」很快。

当你的偶像是一个科学家

一定要跟自己「admire」的人做科研，胡脊梁说。

胡脊梁的博导是生态动力学领域年轻有为的科学家 Jeff Gore，他在本科时修过四个学位，跨度从物理学到经济学。胡脊梁说，在 MIT 第一次听 Jeff 讲课，就被他融会贯通的思路折服。胡脊梁主动找到 Jeff ，想要转到他的课题组读博。

两个领域跨度很大，再加上此时胡脊梁在细胞力学方向已经有比较好的成果发表。Jeff 建议他为避免延毕，可以博士毕业后再过来。

胡脊梁说「我一天都不想等了」。凭着这股执着，胡脊梁「追星」成功。

来到自己心心念念的课题组，胡脊梁说，自己每天到实验室都是快乐的。在这个「神仙」组里，每个人的想法都能得到充分的尊重，每个组员找工作的时候，Jeff 都会亲自打电话做推荐。

大家的时间安排也十分自由，Jeff 甚至会劝大家多休息——把知识整合，多思考知识的框架。

Jeff 的这份松弛感教给胡脊梁的是，多思考科研之外的事，比如说去参加会议，或者与其他科学家交流。去思考这个领域里一些宏大的东西，这些东西虽然不能直接反映在学术产出上，但对成为一个真正的科学家是很重要的。

胡脊梁说，Jeff 给他的另外一个启发是，自己做 PI 时也一定要让大家开开心心做科研，同时要给学生一定的自由度，让他以自己的风格去做事——人在心情好的时候才有创造力。

另外一个胡脊梁「崇拜」的人，是清华钱班的首席教授郑泉水院士。胡脊梁回忆到，自己作为钱班第一个学生物的人，郑老师为他提供了很多帮助，包括帮他联系很多相关生物专业的老师。

图片来源：百度百科

胡脊梁说，本科时期自己有过一个非常稚嫩的 idea，但郑老师很尊重他的想法，花了很多时间与他讨论。

有一次讨论时正值冬天，室内暖气很闷，郑老师便带着胡脊梁一路边走边谈，在寒风中谈了两个多小时。

「尽管这个课题最后也没有做出什么结果，但郑老师当时还是像对待一个博士生一样尊重我的想法，并培养我，我从他身上学到一个科学家思考问题的过程是怎样的，对我的思维方式有很大的影响。」

除了两位直接接触到的科学家，对杨振宁先生的仰望是胡脊梁最重要的科学启蒙，「我小时候的卧室墙上都贴着杨先生的照片」，杨振宁先生的科学理论，著作和传记，胡脊梁如数家珍。

图片来源：视觉中国

胡脊梁说，杨振宁带给他最重要的影响有三点：一是要有好的科学品味，去发现什么问题是重要的，什么理论是优美的；二是做科研的前期最重要不是学会某种技术细节，而是去发现一个有前景的值得自己奋斗终身的方向；最后一点是因材施教，认可学生的长处。

访谈终了，胡脊梁表示有些遗憾，一直很想和杨振宁先生合影，还未能如愿。

事实上，那个曾经在卧室里仰望杨振宁先生照片的小男孩，正用自己的方式一步一步向那位伟大的科学前辈靠近。

他已经从杨先生手里接过了火炬，将人类的认知的边界拓展至更远的地平线。

胡脊梁相关论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41559-024-02618-y

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm7841

题图来源：胡脊梁供图

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