3月27日晚，获得2014年诺贝尔化学奖的威廉姆·莫尔纳尔（William E. Moerner）教授来到浙大，为浙大师生带来《观察单分子可以学到什么？——从超分辨率成像到纳米尺度探测细胞三维动力学》（What Can You Learn from Watching Single Molecules? From Super-Resolution Imaging to Nanoscale Probes of 3D Dynamics in Cells）的演讲。他说，应该经常质疑传统的智慧和假设，并随时为意外做好准备，当有诺贝尔奖得主告诉你们有什么事情是不可能的时候，不要轻易相信他们，他们只是在激发你去证明他们说错了的欲望。

Moerner教授是斯坦福大学化学系的教授、应用物理学系的客座教授，在过去的三十年间致力研究单个分子，2014年他凭借发现单分子荧光成像在超分辨成像中的作用，获得了诺贝尔化学奖。演讲中，Moerner教授与大家分享了关于显微观察单分子的一些故事，其中包含了物理化学、工程学在物理学中的应用，相关产业中的基础研究，以及通过超分辨显微成像观察细胞中的单分子的轨迹和图像的收获。 

早在1873年，德国物理学家、卡尔蔡司公司的恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）首次推算出光学衍射导致的分辨率极限，为大约光波长的一半（约0.2微米），这意味着科学家们可以辨别完整的细胞以及其中一些细胞器，但却无法分辨所有亚细胞结构以及单个生物大分子。从1980年代中期开始，科学家们开始研究单个的物体，比如单个的原子、电子，但还没有人通过光观察到单个的分子，甚至不知道能不能实现，伟大的物理学家薛定谔在1952年就曾说过观察到单个的荧光分子无异于在动物园里养恐龙那么不切实际。 

Moerner教授告诉学生们，当有诺贝尔奖得主告诉你们有什么事情是不可能的时候，不要轻易相信他们，他们只是在激发你去证明他们说错了的欲望。如果你在研究开始之前就不相信实现的可能，那何来推进工作的空间呢？Abbe当年提出的这一物理极限就因为获得2014年诺贝尔化学奖的三位科学家的工作彻底被突破了。Moerner教授于1989年首次探测到单个荧光分子，在1997年找到控制荧光“开“和”关“的方法，Eric Betzig和Stefan W. Hell两位科学家使用物理方法利用了荧光分子的化学特性，发明了超分辨显微成像技术，三人共同分享了诺贝尔化学奖，该技术目前在生物学领域已经得到了广泛应用，实现了对活细胞中的单个生物分子进行纳米尺度的成像。 

Moerner教授说如果要向家人解释这个研究，“打一个比方，就像你在黑夜中看不清一棵树的形状，但是如果树枝上停满了一闪一闪发光的萤火虫，你用一段视频记录下来，根据视频中这些发光点的位置就能清楚地勾勒出这棵树的轮廓了。  

讲座末尾，Moerner教授给了同学们几点建议让大家带回去和自己的伙伴们分享：第一，科学是有趣的，“大家都知道诺贝尔奖奖牌的正面是诺贝尔的头像，有没有人知道奖牌的反面是什么？”物理学奖和化学奖的奖牌反面刻的是科学之神正为自然之神掀开面纱的浮雕，Moerner教授说每次看到这幅异常美丽的图画都会让他起鸡皮疙瘩，所以从事科学研究也正是为揭开自然之神的面纱在出一份力，这当然是很有趣的；第二，找到你的热情所在，不论你的热情在科学还是别处，而热情对科研过程又尤为关键，因为科研工作会很辛苦，你需要决心、毅力和恰当的方法，并且在验证细节的时候加倍的细心去完成它；第三，找出事情真正运作的方式，比如我们每个人都拿着手机，它是大量的物理学、化学、材料学、工程学等各种知识应用的集合，但有多少人知道每一个知识点应用的原理呢？你需要经常质疑传统的智慧和假设；第四，在你试图找出事情是如何运作的过程中，同时思考为什么你要知道事情是如何运作的，所以，随时为意外做好准备；第五，把失败视为一个学习的过程，因为我们在做的是前沿领域的研究，我们对结果有一定程度的预测，但总不是百分之百确定，所以你要竭尽所能从失败的实验过程中学到点什么；以上这些让科研成为一个令人兴奋的工作，因为科学让我们理性地、以可预见的方式去面对这个世界。  

讲座结束后，Moerner教授与热情的学生们合影留念。此次讲座是120周年校庆活动“学术大师大讲堂”系列讲座之一，也是海外名师大讲堂的第六十二期，常务副校长宋永华出席活动，化学系系主任王彦广教授主持活动。  

（文 朱原之/摄影 卢绍庆）