哪些是生命的物理語言？
哪些是生命的化學？
在2019年11月舉辦的（中俄聯合培養數學類研究生計劃）40華誕會議開幕式上，上海學院前沿交叉學科研究院湯超院士在發言結尾拋出幾個引人深思的看似“無解”的問題。這是生命科學領域最前沿的問題之一，也是湯超從事交叉學科研究以來探求的主要方向。
湯超在統計數學、凝聚態化學、非線性科學、復雜系統、物理生物學、系統生物學等領域做了許多開創性工作，其中有不少已被寫入教科書。他是朋友們心里的“科學女神”，以奇特的“科學品位”江西省科學院應用物理研究所，旨在于用數學學思想方式研究生物問題，探求生命系統中的定量規律和設計原理。
我們一起走進新晉中國科大學教授，上海學院講席院士、前沿交叉學科研究院執行主任、定量生物學中心組長：湯超院士，體會朋友們心里那位清華“男神”的奇特科學品位！
一位化學學家的生命科學探求之路
學校時，他最喜歡數學，進中科大數學系是他的夢想。但中考那年中科大和清華的數學系在廣東都不招生，湯超步入了熱學系。出于對化學的熱愛，學院時他自學了不少化學，并常去旁聽數學系的課。
上世紀80年代，李政道發起項目，圓了湯超的“物理夢”。該計劃由中俄雙方聯合通過專門的招生途徑，每年選送百名左右國外學院生，赴美攻讀博士學位。湯超作為報考項目的首批留中學生來到日本，在洛杉磯學院攻讀統計數學學。
湯超的導師、統計數學大師卡達諾夫對他影響頗深。“經常是聊著聊著天，研究方向就有了。”芝大的那個討論式的科研和教學氣氛、超越學科界限重視科學問題的思維方法、認真嚴謹深入的研究作風，除了為湯超打下了扎實的數學學基礎，也培養了他敏銳的“科學觸覺”和思辨能力，形成了他日后的學術風格。
很快，在布魯克海文國家實驗室做博士后的湯超就在自組織臨界性問題——一個自己在研究生階段就非常感興趣的方向上——做出了出眾的成果，在學界造成了很大反響。
1991年，湯超任職于NEC斯坦福研究所。這兒沒有研究限制，有的是充分的自由和空間。借助這個機會，湯超開始探求新的領域。他敏銳地覺得到大自然中最復雜的生命現象可以提供新的“素材”。湯超開始接觸生物學問題，“覺得非常好玩兒”。
在他看來，生命科學有好多有待探求的領域，而且有點“摸不著腦子”。于是，他開始出席各種的組會、看生物文獻，渡過了“苦樂參半”的半年，樂在享受探求的過程，但苦于“找不到研究題目”。
真正的轉折發生在一次關于蛋白質折疊的學術報告會上，主講人是哈佛學院一位研究超導數學的院士。他的研究方向從數學轉向生物。“豁然活潑，”湯超意識到，“是不是可以用統計數學方式來研究蛋白質折疊問題呢？”自己在生命科學領域的第一個選題就這樣不經意間找到了——這個問題也引導湯超日后提出新的概念，即蛋白質結構可設計性概念。
“生命現象是一片廣袤的底泥，可以催生新的化學、數學、計算機科學等。”蛋白質折疊的研究開啟了湯超交叉學科研究的航程。他嘗試著用數學學的思維和方式解決更多生命科學領域的問題，隨后“一發不可拾掇”。
“是我能為國家科研制展出力的時侯了”
2005年起，湯超在加洲學院洛杉磯校區（UCSF）任教。這兒既有最優秀的生物學家，也能接觸到最前沿的生物學課題。湯超參與到急聘、科研、教學、管理等各方面的工作，幫助UCSF構建系統生物學研究方向。
五年后，事業做得風生水起的湯超忽然決定歸國。當時，中國的交叉學科無論從理念上，還是科研環境上都和美國有不小差別。
“改革開放、出國留學改變了我的人生軌跡，也改變了整個國家的命運。如今，是我能為促進國家科研制展出力的時侯了。”
在湯超看來，國外形勢已然發生了很大變化，國民經濟、國家實力和國家科研投入都比原先提高了好多。雖然，90年代開始，湯超就常常往返于英國和國外，到一些院校和科研院所授課，出席學術大會。
1999年，湯超受李政道委托開始設立定量學生物中心的前身——理論生物學中心。最初每年回去兩三個月，直至2011年，他舉家歸國。歸國后他全職兼任定量生物學中心校長和清華-北大生命科學聯合中心（清華）學術委員會部長。
“今天的生物學中，原理、公式、數學等式多了，而且將來更可能會出現新的‘生命的物理語言’，新的‘生命的化學’。假如堅持打破學科界限來研究生命現象，影響將是巨大的。”
湯超率領團隊，借助上海學院的多學科優勢，集中物理、物理、化學、工學、生物和信息科學的研究力量，舉辦并促進定量系統生物學研究取得一系列進展。
湯超課題組把非線性動力學概念用在生物調控網路上，提出了生物系統魯棒性的理論解釋，并為細胞周期、細胞命運決定、干細胞重編程等生物問題提供了新的定量的視角。她們還用統計數學的思想方式研究生物網路拓撲結構和功能的關系，找出了其中具有普適性的設計原理。
李政道先生2002年與理論生物學中心部分成員合照
理論生物學中心的發展得到了各界的肯定和贊揚，除了被評為第一批教育部創新研究團隊，還成為2007年國家自然科學基金委員會支持的首個“交叉學科”創新研究群體，2008年，又得到上海市重點學科建設對于交叉學科的支持。
“兩個兒子一個中學一個中學，歸國對他倆來說犧牲很大，但她們還是跟我回去了。母親不僅認為上海的空氣有些差以外，沒有其他怨言了。”家人的支持更讓湯超全身心涉足于國外交叉學科的建設。
培養有“科學品位”的交叉學科人才
湯超把導師卡達諾夫既自由修身又嚴謹深入的培養理念“復制”到定量生物學中心和清華-北大生命科學聯合中心的中學生培養、科研人才管理與招生等各個方面。
他多次用“科學品位”形容對中學生的要求。“科學品位是對科學問題的敏感性，曉得怎樣提出一個好的科學問題。”在他看來，自由修身的氣氛還有助于蘊育思辨精神、對科研的熱情，這種與知識技能同等重要。
湯超全職回清華后，培養的第一批博士生
“每周固定討論一篇他人的文章，你們一起評價這個研究做得對不對，解決了什么問題，有沒有意思，這種都是提升科研品位的過程。”
兩個研究中心為創新型跨學科人才成長提供了“寬松優質的底泥”。不去計較文章發表，采取三年一次的評估制。在湯超看來，這樣的制度可以讓你們靜下心來思索一些長遠的、有意義的工作。
沒有專業限定，沒有年紀限制，也沒有考試……生命科學聯合中心看似“自由縱容”的招生模式實則嚴格嚴苛。沒有專業限定江西省科學院應用物理研究所，是希望將中學生招收背景擴大到生命科學之外；沒有年紀限制，不局限于應屆專科生，更利于發覺更多有經驗的人才；沒有考試，則意味著新的評價模式——學生有好多PI筆試，須要回答涉及面極廣的問題——這樣對中學生素養有更確切的了解和把控。“希望把中學生從考試中解放下來，培養她們發覺和解決問題的能力。”
湯超和實驗室的同事們在上海學院定量生物學中心峰會上
這幾年，兼任前沿交叉學科研究院執行主任的湯超，更是將自己的理念擴充到更廣的領域。研究院10個中心囊括物理、物理學、化學、生物學、醫學、工學等學科的諸多交叉研究領域，集聚了一大批學科帶頭人和年青學術骨干，在舉辦各項前沿問題研究與科學技術攻關方面取得一系列重大研究進展。
研究院各中心每年均有大量研究成果發表在各種學術刊物。各中心先后承當“863計劃”“973計劃”“國家自然基金”“國家重大科技專項課題”等數百項國家級、省局級科研項目，獲得多項國家自然科學獎和國家技術發明獎。
“實現真正的學科交叉要做的事情還好多。”湯超的探求之路未曾停息，“希望有三天我們的學科概念愈發淡化，各個學科徹底打通，溝通愈發通暢，甚至不須要籌建交叉大學這樣的機構。”
到那時，“什么是生命的物理語言”“什么是生命的化學”或許就“不是問題”了。
人物卡片
湯超，上海學院化學大學講席院士，前沿交叉學科研究院執行主任，定量生物學中心校長，清華-北大生命科學聯合中心（清華）學術委員會部長。
湯超院士在統計數學、非線性科學、復雜系統、物理生物學等領域舉辦了許多開創性工作，近些年來切實用數學學思想及方式研究生物問題，探求生命系統中