分类
普林斯顿大学新闻

“生命物理”暑期学校将学生带到普林斯顿大学进行生物物理探索

为了生存,生物体必须解决许多物理问题:将能量从一种形式转换成另一种形式,在嘈杂的环境中探测微弱信号,建筑结构远远超出其建筑构件的自然尺度等等。

对物理学家来说,理解生命意味着发现并阐明支配这些基本功能的物理原理。

Two students work on a science project

来自世界各地的物理学和生物学学生来到普林斯顿,参加由普林斯顿-城市大学生物功能物理中心主办的为期两周的强化暑期学校。在这里,纽约大学雷曼学院的维多利亚·拉克希米·安托内蒂(Victoria Lakshmi Antonetti)和加州州立大学富勒顿分校(California State University-Fullerton)的亨特·西弗斯(Hunter Seyforth)参加了该项目的一个动手实验环节,他们将光学元件对准,观察一个艾里斑。艾里斑是光通过一个小圆孔时产生的衍射图案。

对年轻一代的科学家来说,拥有这样的生物物理视角意味着什么?

这个问题,造成关节的创造者Princeton-City纽约大学生物物理学中心功能(CPBF),导致建立一个两周的密集的生物物理学暑期学校低年级和高年级的学生来自世界各地,为首的14名成员CPBF教员。

“如果你花你的时间去做科学的物理学和生物学之间的接口,你意识到这两个学科我们传统的教学方法都是限制对我们学生而言,“威廉Bialek说,约翰·阿惠勒/巴特尔物理学教授和Lewis-Sigler整合基因组学研究所(LSI),谁是CPBF联席主管之一。“普林斯顿很特别:我们有一大批关键的教员,他们在物理学和生物学的边缘工作。普林斯顿大学不仅拥有巨大的资源,而且相信这些资源的存在是为了创造一个环境,让人们得到最好的教育。”

现在是第二年,CPBF暑期学校带着学生来到校园,深入探索生物学和物理学之间的空间。

3 students work in a lab

从左至右:伊利诺斯州大学香槟分校的“约翰”王与加州州立大学富勒顿分校的萨拉·艾尔·巴斯里和亚历克斯·维达尔合作,根据穿过光栅的光的衍射量来确定他们的激光的波长。

“我们认为本科阶段是做这件事的好时机,”联合主管、物理学和大规模集成电路教授乔舒亚·沙维茨(Joshua Shaevitz)说。“物理专业的学生通常在他们的教育中看不到生物学——如果他们去上一门典型的生物系的课程,我认为他们很难看到他们物理教育的联系。因此,这是一个让更年轻的学生参与进来的机会,他们可能只是对这些东西有一点兴趣,并真正向他们展示这些东西的潜力,赋予他们权力,给他们一些工具,让他们在研究中取得成功。”

该项目有两个目标:让学生了解物理问题是如何从生物系统的思考中产生的,如发育胚胎、交流细菌、相互作用的动物等等,同时学习物理、建模、数据分析和成像的思想和方法如何与各种生物现象相联系。

该校每年招收24名学生。最大的学生群体来自城市大学的学校——第一年暑假有8名学生,今年有5名。2019年的项目还欢迎了来自瑞士苏黎世联邦理工学院(更广为人知的名字是苏黎世联邦理工学院)的两名学生,而离家最远的学生是马来西亚的阿鲁恩·桑塔拉林根(Arunn Suntharalingam)。

马里兰大学帕克分校(University of Maryland-College Park)物理学专业的科林·扬西(Colin Yancey)说,“我的学校没有提供太多的生物物理学课程,所以我认为这是一个很好的机会,可以让我深入了解我真正想从事的领域。”

苏黎世联邦理工学院的Ella Muller说:“我们上了很多生物学和物理学的课程,但是那里的研究实际上是在不同学科之间进行的。”“我对生命系统背后的物理学很感兴趣。”

她的同学Kathrin Laxhuber说:“在这里,我们得到了一个广泛的概述,因为普林斯顿大学拥有来自生物物理学众多领域的教师。”

Two students work on a science project

埃默里大学的吴家天(音译)和纽约市立大学巴鲁克学院的内森•哈比耶•哈斯巴尼(Nathan Khabyeh-Hasbani)正在观察白光穿过光栅时是如何分裂成彩虹的——彩虹显示出白光的许多组成波长。

在工作日,学生们参加各种各样的课程,包括课堂风格的讲座,他们单独或小组作业的习题集,传统的研究讲座,以及动手操作的实验室课程。

在一个学生们录制游泳细菌视频的实验室里,来自埃默里大学的物理学专业米亚·莫雷尔说:“我认为这是一个学习生物学的好机会,但是有点吓人。但是我们玩得很开心!”

学生也有一些“场”的状态(SOTF)天,专注于生物物理学的一个广泛的话题,包括联锁讲座从多个教师从不同的角度解决类似的问题,给学生一种研究者如何在物理学和生物学理论和实验结合,回答基本问题。SOTF日可能涵盖动物行为的神经生物学、细菌种群中的交流或发育中的遗传网络。

A lecturer explains a concept to 3 students in a lab

化学讲师Jennifer Gadd(右)与Wang、Vidal和Al Bassri讨论了如何验证Airy模式的第一个最小值的位置。

来访的本科生还参观了普林斯顿大学及其周边地区,这既是为了加强学生之间的联系,也是为了提供额外的专业发展机会。在第一周,学生们参观了不同的实验实验室,并参与了各种测量方法的演示。最后一天,两位研究生、两位博士后和两位教员进行了小组讨论,让学生们有机会询问有关研究生院、就业机会和研究方面的问题。

他们还一起社交,一起划独木舟,一起去费城旅行,在第一天和最后一个晚上一起吃烧烤。老师们经常在食堂和学生们一起吃午饭,学生们说这给了他们建立人际关系的宝贵机会。

“我们中心的目标——包括暑期学校——是雄心勃勃的,”比亚莱克说。“如果我们所有的希望都能实现,那么我们就在讨论重新绘制物理学和生物学交界地带的智力版图。我们意识到,就像我们对现在能做什么感到兴奋一样,重绘是一项多代人参与的活动。与学术界的许多事情一样,这是开明的利己主义。如果我们鼓励更多聪明的大学生进入这个领域,对我们来说会更好。我们会知道事情已经发生了变化,因为20年后,人们对自然世界的这一部分将会有不同的看法。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.princeton.edu/news/2019/07/11/physics-life-summer-school-brings-students-princeton-biophysics-explorations