我長大了想當科學家!除了熱愛,當一名科學家還必須具備這些素質

最近,有家長諮詢:

“我兒子最近經常跟我說,長大了想當科學家。我該怎麼幫助他了解科學家的工作,有什麼合適的人物傳記推薦嗎?”

聽到這個提問,我不禁想起了我家可愛多。他也天天夢想着成爲一名天文學家,說自己將來要去太空探索黑洞和白洞,還要開宇宙飛船帶我和爸爸去太空旅遊……

孩子他爸每次都會跟他強調:把語數英這三門基礎學科學好,爲未來的上層建築打好基礎;要多讀課外書,豐富自己方方面面的知識,將來學會更多科學的研究方法;要耐得住寂寞,扛得住挫折,學會細心觀察,理性分析;要有敢爲人先的勇氣,臨危不懼的定力,刻苦鑽研的毅力……

但這樣對孩子講大道理,似乎有些空洞。爲了讓孩子深入瞭解科學家們真實的成長經歷和生活狀態,我最近特意買了一套科學家們的個人成長史——”像屠呦呦這樣的女科學家們“,以便更好地舉例告訴他——真正的科學家是如何成長起來的;想要成爲一名科學家,必須具備哪些素質;科學家的真實生活到底是怎樣的?

1.科學家屠呦呦:傳統中醫與現代醫學的融會貫通,源自童年的治病經歷

科學家屠呦呦成功提取出了青蒿素,拯救了千千萬萬受瘧疾病痛折磨的人,並因此榮獲諾貝爾生理學或醫學獎的故事,我們都聽說過。可關於她的個人成長經歷和科研突破過程,卻鮮少有人知道。

在《一株小草改變世界》這本繪本里,不僅講到了童年生病經歷對她科研方向選擇上的影響,也詳細講述了屠呦呦從發現青蒿能治療瘧疾,到後來成功提取出青蒿素那艱辛又漫長的過程。

1946年,16歲的屠呦呦得了嚴重的肺結核,不得不退學去接受治療。所幸,在醫院開出的西藥和母親熬製的草藥的雙重作用下,歷經了兩年休養和調理,屠呦呦終於痊癒了。

屠呦呦開始思考,中西兩種不同的醫學結合在一起,是如何讓她重獲新生的。

1951年,她毅然報考了北京大學醫學院的藥學系,希望將來能用自己學到的藥學知識去幫助和拯救更多人。1969年,當瘧疾開始肆虐全球時,在中醫研究院中醫研究所工作了14年的屠呦呦臨危受命,被任命爲中藥所藥物篩選課題組組長,負責找出專門治療惡性瘧疾的藥物。

這世上草藥千千萬萬,要找到專門對付瘧疾的”剋星“簡直就是大海撈針。但屠呦呦還是認認真真、腳踏實地地展開了研究,從最基礎的問病症、查資料和問卷調查開始。

她一邊去病房裏查探,向患者詢問症狀和生病的過程;一邊去翻閱中國古代醫學典籍,想要從中找到破解之法;一邊向羣衆徵集方藥,向老中醫專家請教。

3個多月的時間,2000多個處方,她終於發現了一種能治療瘧疾的中草藥——青蒿。

可這時,青蒿的有效成分提取又遇到了難題——實驗室費老大勁兒提煉出來的青蒿提取物根本殺不死瘧原蟲。這是怎麼回事呢?

屠呦呦只好去查詢曾經熟讀過的《肘後備急方》,這上面有關於青蒿用法的詳細記載。

”青蒿一握,一水二升漬,絞取汁,盡服之。“

難道是實驗過程中煮沸草藥破壞了青蒿中的有效成分?帶着這樣的疑問,屠呦呦開始重新設定實驗指標,降低實驗溫度。

一次又一次,反覆提取,多次測試,不斷調整……經歷了190次失敗的試驗後,屠呦呦終於用沸點只有34.6℃的乙醚提取的青蒿提取物將樣本中的瘧原蟲全部消滅了。

1972年11月8日,屠呦呦課題組從青蒿粗提取物中成功分離出了具有抗瘧效果的單體成分——青蒿素。1986年10月,青蒿素正式獲批衛生部頒發的新藥證書,開始應用於全球各地的瘧疾治療。

自從有了青蒿素,2000~2015年,全球新增瘧疾病例下降約37%,死亡率下降60%。截止2013年,超過90%的非洲國家將以青蒿素爲基礎的聯合用藥方法作爲首選治療方案。屠呦呦也因發現青蒿素一舉成名,併成了榮獲諾貝爾生理學或醫學獎的第一位中國女科學家。

書的末尾還有屠呦呦科學研究方法的具體步驟展示:

提出一個問題:如何治療瘧疾?

背景調查:研究中藥典籍,選取640個民間藥方。

提出一個假設:有一種草藥可以有效治療瘧疾,可以在傳統中醫藥中找到它。

開始實驗和蒐集數據:從草藥中提取有效成分,實測提取物對瘧原蟲的效果,並記錄結果。

分析數據,總結結論:每測試一種草藥就進行分享和判斷;倘若不成功,就重複第4步和第5步,直到取得成功。

最後,科學家要將結果與世界交流:分享科研成果,開始臨牀試驗,直到最後可以投入大規模生產和製造。

❤️給孩子的啓示:大膽假設,科學論證,就能找到你想要的答案。

2.海洋學家尤金妮·克拉克:拒絕偏見,一生與鯊魚”共舞“

人人都說鯊魚是嗜血、貪婪的水中殺手,對鯊魚避之唯恐不及,可尤金妮·克拉克不這麼認爲。在她的眼裏,鯊魚是線條柔美、姿態優雅的水下動物,是讓人着迷的美好存在。

童年時的她,每週六上午都會飛奔到紐約水族館,跟現場的參觀者熱情洋溢地分享有關鯊魚的各種知識。

長大後的她,一心想要成爲一名魚類學家,就像她心目中的英雄——威廉·畢比一樣,探索海洋。爲此,她特意選修了大學裏的每一門科學課,並獲得了紐約大學動物學博士學位。上學期間,她還有幸擔任一位著名的魚類學家的研究助理,下潛到海底與美麗的魚類親密接觸。

1949年,尤金妮來到南海對有毒的魚類進行研究,不曾想偶遇了一條碩大的鯊魚。人們口中所謂的神出鬼沒的喫人機器,當時距離她只有不到半米遠……如果是正常人,可能早就嚇得魂飛魄散了,可尤金妮只是興奮地望着它,看着它緩緩遊近,再目送它掉頭離去,潛入深海,消失在黑暗中。

1955年,尤金妮建立了佛羅里達黑茲角海洋實驗室,並在實驗室旁的碼頭邊建造了鯊魚池,專門用來研究野生鯊魚。她不僅在岸上觀察鯊魚,還親自下潛到更深的水底和鯊魚長時間相處,以便發現鯊魚身上更多的祕密。

她研究了黑尾真鯊在交配期的瘋狂行爲; 她探索了一個陰影絨毛鯊的水下孵化地; 她和一條條像鉛筆那麼小的硬背侏儒鯊嬉戲,也和像公共汽車那麼大的鯨鯊共遊。

她發現,鯊魚不是貪婪的殺手,相反,大多數鯊魚都害怕人類,比人類對它們的害怕還要多。鯊魚是無與倫比、獨一無二的生物,也是被人類誤解極深的生物之一。

尤金妮一生髮表了超過175篇有關魚類的論文,做過72次深潛器下潛考察。在馬里蘭大學執教的23年裏,她贏得了無數的榮譽和獎章,還同時養育了四個子女。1955年建立的海洋實驗室,如今已經成爲世界知名的研究中心及海洋館。

❤️給孩子的啓示:不要被世俗偏見左右,要始終相信自己。

3.物理學家約瑟琳·貝爾·伯奈爾:用心聆聽,你就能聽見宇宙的聲音

“星星會發出聲音嗎?是很大的聲音,如轟隆隆的雷鳴?還是低低的絮語,像耳邊的呢喃?嗶嗶,叭叭,像笑聲或打嗝的聲音?”

約瑟琳從小就喜歡讀書,只要與太空、星系、恆星和行星有關的書,她都要讀。

15歲那年,她立志要成爲一名天文學家,並跟隨父親去阿馬天文館參觀。當時,在天文館工作的工作人員告訴她,要成爲一名優秀的天文學家,必須能忍受熬夜。

熬夜?約瑟琳最討厭熬夜了。幸好,她發現了一種白天也能使用的觀測設備——射電望遠鏡。射電望遠鏡是通過無線電波傳遞信息的,只要用心傾聽,就能聽見來自星星的聲音。

爲了實現自己的夢想,約瑟琳在學業上異常刻苦。在劍橋攻讀博士學位期間,她還參與了搭建一架射電望遠鏡——由電線和電纜組成的陣列,面積約爲1.8萬平方米,有57個網球場那麼大的龐然大物。

當時,約瑟琳每天的工作就是檢查星系發出的聲音——星系們發出的聲音經過轉換,會被打印出來,成爲海量的記錄紙。大部分時候,這些紙上的信息都很穩定。

直到1967年11月,約瑟琳在紙上發現了一種很奇怪的聲音——一種很粗糙、很不平整的聲音,顯示在紙上,像山巒一樣波動,像心跳一樣有規律。

爲了研究這個“心跳聲”到底是什麼,約瑟琳不分晝夜地研究,檢查了近5000米長的數據記錄紙,終於在一週後發現了從這個星系另一部分發出的第二組信號——像時鐘的滴答聲,每隔一秒就多一點的時間,發出有節奏的聲音。

約瑟琳的發現證實,中子星旋轉時會發出一束波,就像燈塔旋轉的光。(恆星不是永恆的。當“生命”耗盡時,恆星就會爆炸。殘留的部分會坍縮,變得又小又重。它一邊縮小,一邊加速旋轉,就像花滑運動員將手臂抱緊自己旋轉,這就是中子星。)

監測到脈衝星是非常了不起的發現,可約瑟琳並未止步於此。她繼續着自己的工作,併成功判斷出了人類最早所知的第四顆中子星。

約瑟琳一生獲得過很多榮譽,從綬帶、獎牌,到被英國女王授予女爵士。2018年,她還榮獲科學突破獎中的基礎物理學特別突破獎,獲得了2000萬獎金。爲了天文學的更好發展,她捐出了這原本屬於自己的2000萬獎金,將其作爲立志於探究宇宙的青年女研究者的基金,還去各地講學,幫助更多人發現自己對天文學的熱愛。

❤️給孩子的啓示:堅持不懈地追求夢想,終有一日你會聽見夢想的聲音。

4.昆蟲學家瑪利亞·西比拉·梅里安:始終保持對世界的好奇心

瑪利亞·西比拉·梅里安出生於1647年,從小就對自然萬物充滿了好奇心,尤其是那些能飛的,會爬的,五彩斑斕的昆蟲。她不僅會捉一些小昆蟲回家觀察,還經常向擅長繪畫的繼父討教,如何將這些可愛的生靈用畫筆記錄下來。

奈何,當時的社會對昆蟲和其他小生物都諱莫如深,認爲蝴蝶、蛾子和青蛙這些小動物是從爛泥窪裏生出來的,是“自然發生”的。(指生物無父母而產生的。)他們相信昆蟲是會改變形態的邪惡的東西,任何對這些感興趣的人也都是邪惡的。

如果瑪利亞私自研究昆蟲的事情被發現,那她將被當成“女巫”送上審判庭,接受懲罰。

可瑪利亞沒有被這些世俗偏見所束縛,也沒有因爲可能會遭受懲罰而退縮,相反的,她開始偷偷在家飼養昆蟲,並將自己所觀察到的昆蟲的成長變化全部用畫筆記錄了下來。

通過觀察蠶的生長過程,她明白了兩件事:世界上根本不存在什麼“自然發生”,昆蟲的“形態變化”是自然的一部分,並不是什麼魔法;大人有時候是錯的。

無論走到哪裏,她都堅持蒐集和觀察昆蟲,並用自己的畫筆將所見所聞記錄下來。除了昆蟲之外,她還會畫鳥類、爬行動物和爲動物們提供滋養的植物。

她的畫作幫助人們理解昆蟲變態發育的過程,也梳理了很多植物和動物之間的微妙關係。她的畫作開始被越來越多的人認可和收藏,收集她畫作的人有科學家同行,也有俄國的沙皇彼得大帝。瑪利亞成了較早開始研究昆蟲的女博物學家之一。

給孩子的啓示:好奇心是人類從事科學研究最原始的動力。

科學家們的生活並不像我們想象得那麼光鮮亮麗。科學家們的生活是相當枯燥乏味的,是日復一日的堅持和鑽研;科學家們的生活是危險重重的,有時候是冒着生命危險在觀察和探索。想要成爲一名合格的科學家,不僅要有強烈的好奇心,堅定不移的信念,全力以赴的決心,還要有敢爲人先的勇氣。

成爲一名真正的科學家,你做好準備了嗎?如果還沒有,就要繼續加油哦!

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