程亦凡追憶李方華：她沒有博士學位，但早已是一代宗師_風聞

1月24日，著名物理學家、中國科學院物理研究所研究員李方華院士辭世，享年88歲。李方華老師是一位在同行中贏得了廣泛尊敬的科學家。她不僅學問一流，而且純粹淡泊，這在今天浮躁的中國科學界顯得尤為可貴。

李方華先生於1932年出生於中國香港，1950年考入武漢大學物理系，1952年以優異的成績被保送至前蘇聯列寧格勒大學物理系學習。1956年學成歸國後到中國科學院物理研究所工作，師從著名晶體學家陸學善先生，從事合金結構的X射線衍射研究。

上世紀70年代，李方華敏鋭地注意到了高分辨電子顯微學作為電子顯微學的一個新分支學科在國外逐漸發展起來，便投身到相關研究當中。80年代，她提出高分辨電子顯微像的襯度理論——贗弱相位物體近似理論，併合作創建了全新的圖像處理技術，可成功地運用於小晶體、超導體材料的晶體結構測定和半導體的晶體缺陷測定，還可獲得更高的分辨率。

上世紀80年代，材料科學家 Dan Shechtman 第一次在電子顯微鏡下觀察到了鋁錳合金的準晶結構。李方華的實驗室敏鋭地捕捉到這項科學突破，迅速開展了關於準晶的研究。1988年，她根據實驗現象提出，準晶體與晶體之間存在中間狀態。隨後，她指導的研究組拍攝到反映準晶體與晶體之間轉變過程的一系列電子衍射花樣。在此基礎上，她藉助相位子應變場理論，推導出二十面體準晶體與體心立方晶體相之間的晶體學關係。

李方華是我國單晶體電子衍射結構分析的開創者，她發展了高分辨電子顯微學和電子晶體學的理論與分析方法。在國際電子顯微學界，李方華也是一個令人肅然起敬的名字。“無華足跡，芳華人生”，人們曾用這句話概括她對科學孜孜以求的一生。在李方華先生過世後，她昔日的學生、現任美國加州大學舊金山分校（UCSF）教授、霍華德·休斯醫學研究所研究員的程亦凡接受了《返樸》專訪，回憶了跟隨先生求學的歷程，以及先生對自己學術生涯的影響。芳華已逝，但先生對科學的貢獻，對後輩的支持，還有她為學為人的純粹優雅都非常值得我們銘記。

李方華 (1932.1.6—2020.1.24)

受訪人|程亦凡

採訪者|烏鴉少年

返樸：作為李方華老師的學生，您能講講跟隨她學習的經歷嗎？

**程亦凡：**李方華老師是我的博士導師。我是1987年到物理所讀博士，開始做李老師的學生，跟隨她學習電子顯微學和電子晶體學。

在我來到物理所之前，李老師已經是電子顯微學領域做得最好的幾位專家之一了，很有名望，特別是在高分辨電子顯微學和圖像處理方面。當時人們對於電子顯微學中高分辨電子顯微像襯度的解釋是基於弱相位物體近似理論，但這個理論只有在樣品很薄時才成立。李老師引入“贗弱相位”的概念，這樣對高分辨電子顯微像的襯度解釋可拓展到比弱相位物體近似寬容得多的厚度, 從而得以解釋高分辨像中輕重原子的襯度反轉的現象。

另一方面，上世紀八十年代電鏡高分辨像受到電鏡像差的影響，分辨率不高， 而電子衍射分辨率則不受影響。也許李老師是受先生範海福（參見《從頑皮學生變身院士！他將中國晶體學研究帶到新高度》，範海福先生在直接法方面是世界頂尖水平）的影響，她根據衍射分辨率高的特點，將晶體學中的直接法相位外推用於高分辨像，將高分辨像和電子衍射相結合，從而使得普通電鏡可以獲得將近1埃分辨率的高分辨圖像。因為這些成果，李老師當時在高分辨電子顯微學領域可以説是數一數二的專家了。

我進入物理所後一直在先生的指導下做二十面體準晶結構的研究。1982年的時候，材料科學家 Dan Shechtman 第一次在電子顯微鏡下觀察到了鋁錳合金的準晶結構，這個結果直到1984年才發表了出來。當時我正在武漢大學讀研究生，因為對準晶結構感興趣，我進入到了電鏡這個領域，在碩士階段跟隨王仁卉老師學習，博士階段就到物理所跟隨李老師繼續研究準晶結構，直到1991年畢業。

之後我去挪威做了兩年的博士後，博士後結束後又回到物理所，在李老師的課題組裏待了一年。在我博士畢業之前，李老師已經開始將目光轉向生物冷凍電鏡方向，開始做一些圖像處理方面的工作。等我回到李老師課題組的這一年，她已經花費了很大精力，指導學生對冷凍電鏡二維晶體學進行了大量調研。我們以前都不曾注意到冷凍電鏡這個領域，但受李老師影響，我們很多同門都跟隨着李老師，慢慢開始瞭解冷凍電鏡。

等到後來我再去德國做兩年博士後，就決定從對準晶的研究轉向冷凍電鏡了。包括我後來去日本藤吉好則先生實驗室做博後，在很多方面都是受到李老師的影響。我在藤吉先生實驗室做博後時，一直在做膜蛋白二維晶體的工作。現在回想起來，二維晶體的圖像處理方法和李老師用直接法相位外推來提高分辨率的方法很有異曲同工的味道。也許正是因為這種相似性，李老師一直希望將相位外推的方法用到冷凍電鏡的二維晶體學中。記得周正紅説起過，李老師曾給他提過這樣的建議。

從李老師組裏出來轉行做冷凍電鏡的有十多個人，像我、徐晨、李雪明、劉駿、何萬中，以及後來的一些師弟師妹們，我們同門中很多人都受到了李老師的影響。可能因為大家在實驗室裏經常聽到李老師説起冷凍電鏡，所以有勇氣去嘗試這個新的方向。

**返樸：**李老師對您選擇研究方向產生了很大的引導作用，那麼在其他方面呢，您還記得一些具體的事情嗎？

**程亦凡：**有一件事情我印象很深刻。在我剛進入李老師課題組時，組裏已經在做準晶方面的研究了。李老師曾經跟我講，當時有一個碩士生，叫王黎晨，在我之前一年進到組裏，因為李老師當時主要做圖像處理，而且已經做得很好了，李老師就安排他做圖像處理。但是這個學生告訴她，他對圖像處理不感興趣，覺得圖像處理沒有什麼意思。李老師就有點納悶，覺得這是花了那麼多年做得比較好的工作，怎麼會沒意思呢。於是她跟這個學生説，那你就自己去找一個更有意思的課題，如果你找到了，就去做那個更有意思的課題，如果沒找到，那就還是回來做圖像處理。學生找了之後告訴她，自己想做準晶。當時組裏還沒有人做準晶，但是李老師同意他去做準晶。所以等我到組裏的時候，做準晶已經有一段時間了。

李老師能夠包容學生跟她有不一樣的想法，尤其是她當時可以説是已經到了一個功成名就的位置。現在想想，並不是每個人都能做到這一點。當一個人在某個領域已經做出來一些成果的時候，最簡單最慎重的方法就是沿着這個方向一直做下去。這時候組裏有一個人説，自己不想做這個方向，李老師並沒有覺得被冒犯，而是給學生自由去找那個他認為更有意思的課題，結果學生最後真的找到了。對於學生來説，這種探索是很大的挑戰，對於導師來説這其實也是挑戰，因為她也需要去熟悉一個原本陌生的領域。但是對於實驗室來説，結果是非常有益的，因為這會讓實驗室跳出原來的舒適區，開拓出一個新的研究方向，而導師自己的認識也被擴寬了。

我反思自己實驗室的幾個學生，他們現在做的方向好像都跟我最開始給他們安排的方向不一樣。比如我有一個學生，用機器學習的算法做圖像處理，這個方向雖然我也感興趣，但我其實並不瞭解，讓我去做也做不了，這時候如果有一個學生願意去學習，甚至自己發現這麼一個新的領域，那我會很支持他去嘗試，去做實驗室之前沒有做過的東西。

現在回想，我之所以願意給學生這種自由，或許正是因為自己在李老師組裏也經歷過這樣的事情。而且我自己也是這樣一個例子。我在碩士階段做過很多公式推導的工作，來到李老師組裏讀博的時候，李老師説你理論基礎不錯，可以去做理論，但是我自己不願意，我説我對實驗更感興趣，於是她就讓我去做實驗。後來等我畢業的時候，李老師將實驗室的人集合到一起，把我的實驗記錄當作範例展示給其他人看。這件事情我到現在都還記得。

**返樸：**她看重的是科學本身，而不是自身的權威。

**程亦凡：**是的。學生在博士階段做的很多工作在畢業之後或許就忘記了，去做別的工作了，但是導師對學生的這種影響往往是很深遠的。當時你可能沒有意識到這種潛移默化的影響，等到很多年後自己有了實驗室，經歷同樣的事情，才會慢慢體會到導師的影響，明白自己的風格其實在很早的時候就已經形成，自己做事情的習慣在很早就已經養成。儘管後來研究領域不同，做的課題不一樣，但這種思維、行為習慣的影響是非常深遠的，確實有一種一脈相承的感覺。

**返樸：**李老師帶學生還有其他讓你印象深刻的地方嗎？

**程亦凡：**李老師對學生要求很嚴格，做得不好的地方該訓就訓。我自己當年就沒少挨先生罵（笑），但是也終身受益。後來李老師跟學生開玩笑時自己也説，她是物理所“四大惡人”之一（笑）。她在物理所是出了名的嚴格，治學非常嚴謹。我想從這方面來講，李老師不輸給任何一流科學家。

1989年李方華院士（左二）參加博士生答辯會。左三為郭可信院士、左四為李林院士。| 供圖：王玉梅

**返樸：**李老師本來做的主要是高分辨電子顯微鏡，後來她為什麼重視起了對冷凍電鏡的研究？

程亦凡：冷凍電鏡其實就是用電子顯微鏡給蛋白質拍照，具體説就是把蛋白質冷凍在一層很薄的玻璃化的水裏，拍攝蛋白質的結構照片。拍攝蛋白質的結構照片的傳統方法是讓蛋白質結晶，蛋白質結晶以後是有序排列的，比較容易處理。但是有時候蛋白質無法長成晶體，這時候就需要冷凍電鏡。冷凍電鏡是拍攝各種不同取向的單個顆粒蛋白的二維圖像，然後用計算機將這些二維圖像結合起來，重構成完整的三維圖像。所以對於單顆粒冷凍電鏡，很大一部分工作是圖像處理。而李老師研究的正是圖像處理的理論方法。所以她希望能將這些方法應用到冷凍電鏡領域。

在冷凍電鏡發展早期，在方法學方面做的最好的科學家往往要有很好的數理基礎，像因為冷凍電鏡技術而獲得2017年諾貝爾化學獎的三位科學家，他們本科階段都是學物理的。

**返樸：**看得出，李老師對前沿非常敏鋭。

程亦凡：對。那個時候的老先生，像李老師，還有郭可信先生，都在安排人員做冷凍電鏡相關的研究。那個時候做冷凍電鏡主要是關於二維晶體。當時國內最大的限制是沒有儀器設備，李老師主要是從國外同行那裏得到一些數據，在方法學方面做一些工作。李老師和郭先生他們的科學眼光促成了當時國內不少學電鏡的學生們出國後轉到冷凍電鏡方向。

**返樸：**既然當時物資匱乏，很多實驗設備都沒有，國內的科學家會不會感到跟國際同行脱節呢？

**程亦凡：**確實，當時沒有什麼好的儀器，但是他們會利用自己擅長的思路做出貢獻。現在冷凍電鏡發展起來了，國內很多實驗室做得好，其中的一個重要原因是國內現在的科研投入非常多，有強大的財力支撐，有科研人員的刻苦，加上足夠的人力和最好的儀器，而且大的方向已經明確，把握住了機會，是能夠做出好的成果來的。但是在那個經費、儀器都受限制的年代，更依賴科學家自身的思路和眼光。科學家需要找出自己獨特的方向，結合自己的優勢，做別人做不了的事情。李老師的思路就非常清楚，她對圖像處理非常熟悉，所以希望把圖像處理的方法應用到冷凍電鏡這邊來。

李老師一直希望能夠在物理所開展冷凍電鏡方面的研究。她的想法是，物理所有自己獨特的優勢，很多人有圖像處理的基礎，對電子光學很熟悉，超過大部分做冷凍電鏡的人，所以她希望能夠將物理的方法應用到生物電鏡的圖像處理，做自己特色的工作。不是跟在別人後面，做別人已經做過的東西，而是在方法學上面做出自己獨特的貢獻。

現在想想，我確實很佩服這一代科學家。我在博士階段曾經有段時間對物理失去了興趣，因為覺得物理學的輝煌時期是上世紀的20年代，我們從課本上學到的都是50多年前的知識，好像沒有新東西可以做了。但是80年代發現準晶之後，像郭先生、李老師他們都能很敏鋭地抓住這些新的突破，而且當時他們工作的分量是世界一流的，在同行中是深受認可的。

大概2017年的時候，我回物理所，去醫院看望李老師，和她談到冷凍電鏡方面的話題，她從病牀上一下子坐了起來，思路清晰地和我談了近一個小時關於冷凍電鏡方面的一些安排和想法，她非常關心這個領域。現在物理所已經購買了大型的冷凍電鏡設備，不久之後應該就可以投入使用了，很遺憾李老師沒有等到這一天。

**返樸：**確實是很遺憾，她一直這麼關心這個領域。您博士畢業之後跟李老師仍然有很多聯繫嗎？

**程亦凡：**是的，尤其是在做冷凍電鏡以後。2008年我回國看望李老師，當時她心臟有些不好，我看到她時非常吃驚的是，她會自己去試藥物的劑量，把這個藥加一點，那個藥減一點，最後找到一個最合適的比例，就像是做實驗一樣。

**返樸：**把科學精神發揮到了生活當中。感覺那一代科學家真是非常純粹，專注於科學研究，也不太看重其他方面，比如職稱、待遇之類。

**程亦凡：**這可能是因為那時候的評價體系跟現在不太一樣，那時候更看重一個科學家的學術影響和工作的原創性。李老師1993年當選中科院院士，我印象中她的工作沒有發表在Nature、Science上的，但是很多工作是深受同行認可的，一篇介紹這個領域的綜述是沒法跳過去的。那個時候大家比較看重做出一項拿得出手的工作，好像不太追求發表文章的數量，也不知道期刊的影響因子，就是把文章發表在最適合的期刊上，比如説物理領域最看重的是《物理評論快報》（PRL）這類雜誌。

1993年李方華（前排居中）當選為中國科學院院士，與實驗室人員合影留念。| 供圖：王玉梅

李老師一生的經歷比較奇特。她沒有獲得過博士學位。她在1950年解放初期進入武漢大學物理系學習，1952年被保送到前蘇聯列寧格勒大學物理系，1956年回國就到物理所工作，跟隨陸學善先生做研究。現在看來，就相當於獲得了本科學位，到物理所做一個工作人員，但實際上是相當於跟着陸先生讀研究生。

在蘇聯列寧格勒大學物理系讀書時，李方華（右二）與同學合影。| 供圖：王玉梅

1956年，李方華（右一）與陸學善（左一）先生一起工作。| 供圖：王玉梅

上世紀70年代末剛剛改革開放的時候，中日關係和解，前國際電鏡學會主席、日本科學家橋本初次郎等人來到中國講學，待了好幾個月時間。李老師很早就對電子顯微鏡感興趣，後來跟隨橋本先生到日本待了大概半年時間，相當於訪問學者。橋本先生非常欣賞她，多次建議她到日本學習一兩年，拿個博士學位。但李老師覺得只為拿學位是浪費時間，沒必要，她説自己都已經帶出了好幾個博士了（笑）。所以她對這些事情看得很淡，在那個特殊的年代，她實際上早已經是電鏡領域的一代宗師了。他們那一代科學家更注重的是在科學上做成事情，不是很看重學位這些東西。

2004年，李方華（左）、橋本初次郎（中）與郭可信（右）合影。| 供圖：王玉梅

**返樸：**聽説李老師的優雅在物理所非常有名。物理所有一面院士牆，牆上有許多物理學家的照片，但是女性很少。您覺得李老師作為一名女科學家，她的風格跟男科學家相比有什麼不一樣的地方嗎？

**程亦凡：**完全沒有，我覺得在 intellectual 層面上的交流完全沒有不同。現在美國很多高校都強調多樣化，比如對女性科學家的支持。因為我的導師就是女性，所以我自己一直覺得女性可以做科學家是理所當然的事情，像物理所除了李方華老師是女性之外，還有李林院士。但是現在回想起來，李方華老師能夠堅持科研工作一定是非常不容易，因為我想，要做出同樣水準的工作，女性由於通常要花更多的時間來照管家庭，她的付出一定是比男性多得多。

有時候也有人問，李老師是不是不管家裏的事？其實不是。她有兩個孩子，在我讀博的時候，他的兒子在讀高中，她實際上每天回家做飯，照顧孩子。當時物資比較匱乏，她會給孩子織毛衣，別的母親做的她都做。她的先生範海福院士後來得了脊柱血管瘤，也無法做家務，所以她在家裏要花費很多精力。但是作為學生，我們從來沒有覺得李老師對我們的付出就少了。因此我認為她留給自己的時間大概就很少了，她是犧牲了自己的時間，很不容易。她2003年獲得世界傑出女科學家成就獎，我覺得她完全 deserve it！

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