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冯元桢

冯元桢(Yuan -Cheng.Fung)1919年生于江苏,美籍华人,国际知名学者。生物力学开创者及奠基人,有“生物力学之父”美誉。现为美国国家科学院院士、美国国家工程院院士、美国国家医学院院士、中国科学院外籍院士及台湾中央研究院院士。2000年获美国科学最高荣誉“美国国家科学奖章”,为获此殊荣首位生物工程学家;2007年获地位堪比诺贝尔奖的“拉斯奖”(Russ.Prize);另有美国“百年大奖”、美国国家工程院“奠基者奖”、 中国南京大学世纪校友学术成就金质奖章等。

冯元桢1937年考入重庆中央大学航空系,1941年获学士学位并留校任教,同时攻读研究生,1943年毕业获硕士学位。毕业后即赴美加州理工学院留学,1948年获博士学位。先后任加州理工学院、加州大学圣地亚哥分校教授。加州大学华裔学者协会理事会创会理事兼顾问团主席。

他在生物力学、航空工程、连续介质力学等领域有重要成就。

2007年的“拉斯奖”(Russ prize)颁发给圣地亚哥加州大学(UCSD)工学院名誉教授、国际知名的生物工程学家冯元桢。学术地位堪与诺贝尔奖媲美的“拉斯奖”系由俄亥俄大学校友拉斯夫妇于1999年斥巨资设立。

少年时代

冯元桢的少年时代处于军阀混战,日寇侵华,抗日战争,生活笼罩在战争的阴影中。

大学时代

1937年从江苏苏州中学高中部毕业之际,卢沟桥事变,抗日战争爆发。他到上海参加大学入学统考,见报名处墙上贴着一张布告,写着中央大学新增航空学系。他激动地报了这个系,想要学好本领,还击入侵者。他考取了。中央大学从南京迁到大后方重庆沙坪坝。那里的条件十分艰苦,但有着一流的师资和浓厚的学习氛围。

留学美国

冯元桢1941年毕业于南京大学的前身国立中央大学航空系,1943年获航空工程学硕士学位。随后,他公费留美,于1948年获美国加州理工学院博士学位,毕业后留校任教,从事空气动力学、超音速、弹性力学的教学与科学研究,在非线性结构动力学、结构稳定性理论、颤振和冲击响应等方面的研究成果卓著,多次获奖,他的第一部专著《 Theory of Aero-elasticity 》是气动-弹性力学领域的经典著作,已被译成俄、中、波等多种文字。同时,他还担任洛克希德、波音及道格拉斯等多家航空公司顾问,解决了许多实际问题。冯元桢是在中央大学获航空学硕士学位的。那时国内有些教授用英语讲课,冯的英语很好,所以到了美国马上就能听懂讲课,并能参加考试。头9个月他旁听和参加考试。到秋季开学,便着手准备论文研究。他的论文是有关对飞机设计十分重要的气动弹性理论的新领域。冯研究飞机和导弹的空气动力学和结构弹性力学结合的基本原理。他1946年到加州,经过短短两年的时间,于1948年就获得博士学位,成为航空学教授。但后来,他的兴趣转移到生物学和生理学,离开了航空学领域。

生物力学研究

20世纪60年代初,冯元桢教授致力于新兴交叉领域生物力学的开拓,这是因为现代医学上心血管疾病等问题的病理涉及力学,需要力学专家合作研究。当时生物工程学研究尚处于萌芽阶段,冯元桢在其夫人名医喻娴士教授的鼓励和支持下从动物解剖开始, 研究活组织、器官的生理和力学机理, 为生物力学开创道路。之后,他在发现人体血球、血管、微循环的奥秘方面取得重大突破,创立了著名的“冯氏隧道理论”。

创立生物工程系

1966 年,冯元桢教授在美国加州大学圣地亚哥分校创立生物工程系,并将工程学的原理运用于人体机能的研究,在这一领域内,冯元桢和他的实验室取得了三个具有里程碑性质的成就:生物软组织本构关系的研究;.以肺毛细血流片层流动(Sheet flow)模型为核心的肺血流动力学规律的研究;生物组织器官生长和应力的关系的研究。在冯元桢教授的领导下,加大圣地亚哥分校的生物工程研究与教学声名卓著、成果丰硕,并为开创新的医学疗法和增进人类健康建树良多,从而赢得了国际公认的领导地位。

致力生物医学的原因

冯元桢对生物医学发生兴趣最初是出于个人原因。1957年他带着戈根汉基金学术奖金去德国一年。得知他母亲患上了严重的青光眼。焦虑中他查阅了不少有关青光眼的美国文献,每周寄去一些译文或择要。他对母亲说:“如果你不会使用,就把资料交给你的外科医生。”十几年后,1973年,冯回到中国。母亲的手术很成功,她的外科医生很感谢冯元桢。

在德国度假时,他所在的航空动力研究院的街对面是哥廷根生理研究院。冯非常欣赏那里的图书馆和设施。那里激起了他对生物医学领域的兴趣。他发觉生物学的知识十分宽广,充满着有趣的非线性问题,是个十分吸引人的领域。

从德国回到加州,他开始研究生理学。几年后他觉得需要用百分之百的时间研究它,不愿让别的工作影响它削弱它。这就是他1966年转到加州大学(圣地亚哥)的原因。他要在加州大学从零开始建立全新的生物工程。他用数学分析方法及工程实验来研究生理学。首先研究血液循环、血管、血管弹性和血细胞的力学。他的合作者有他的同事、著名的微循环生理学家本杰明兹韦费克,有加州理工学院校友1963年博士马可斯英塔格利塔,等等。

接着,冯研究和阐明肺的血液循环。他和同事锡德索宾、颜荣次,及几个学生一道提出、测试和建立了肺的薄片流理论。这个理论认可这么一个真相,即肺的毛细血管根本不像一片管子,倒象是具有柔韧的屋顶和支柱的“地下车库”。冯元桢说,当这个理论应用到肺的各个部分,它可以解释和预测许多临床观察现象,包括肺的血流、水肿、高血压等。它可以解释为什么汽车的汽袋碰撞到肺,引起超音速的震动,会给肺,特别是幼儿的肺,造成威胁。

冯又扩充范围,研究心脏、肠、高血压、迫于压力重新塑造的组织、组织工程,等等。他用力学分析方法来研究生物组织,在生物力学的领域中提出新的概念。他的研究结果有助于解决重要的生物医学问题。冯说:“我相信我们大家付出的辛勤努力是会造福人类的。”

赤子之心

冯元桢教授非常热爱祖国,他十分关心祖国科学技术事业的发展。70年代中美关系解冻以后,他是最早来华访问的学者之一。他曾多次在国际学术会议的讲坛上自豪地宣称:“我是中国人!” 他对中国赴美留学的青年学者也是多方扶掖。他十分重视祖国的科学人才培养,多次回祖国大陆访问,并担任中国十多所大学的名誉教授和名誉研究员。

冯元桢教授十分关心祖国生物医学工程学科的发展。早在1979年6月中国生物力学考察组赴美时,他就明确指出,发展中国生物医学工程必须引起十分注意的一个问题是不要使得医疗费用恶性上涨,不要重蹈欧、美生物医学工程发展引起医疗费用狂涨的覆辙。

1979年9月至11月,冯元桢教授和他的学生、助手颜荣次教授一起回国,在武汉(华中工学院)和重庆(重庆大学)两地讲学,参加这次讲习班的成员大多成长为中国第一代生物力学研究队伍的骨干。为了促进祖国生物力学的发展,冯元桢教授在已故的中国医学科学院院长黄家驷教授和华中工学院前院长朱九思等的支持下,发起组织了中、日、美生物力学国际学术研讨会(后扩展为中、日、美、新加坡四国),首届会议于1983年在武汉召开,冯元桢教授在会议上提出了关于组织和器官应力-生长关系的假说(冯元桢假说),揭开了生物力学发展史的新篇章。迄今,研讨会已历五届,对中国生物力学的进步起了重要作用。为表彰冯元桢教授对祖国科学和教育事业作的贡献,中国科学院1994年授予其外籍院士的称号,南京大学在百年校庆时授予他 “世纪校友学术成就金质奖章”。

教育家

冯元桢教授同时也是一位杰出的教育家。他曾培养了上百名博士、硕士研究生,他的学生在学术界、工业界均有优异的表现。他在教学与科研中著书不辍,其学术专著已成为生物力学学科之经典,他编写的多种生物工程教科书已被世界各国作为标准教科书而 普遍采用。为表彰冯元桢教授对科学和科学教育的献身精神,1986年美国机械工程学会设置了以他命名的“冯元桢青年研究工作者奖”。

冯元桢在生物力学、航空工程、连续介质力学等领域有重要成就。曾出任世界生物力学组织主席、美国生物医学工程学会主席等职。美国国家科学院院士、美国国家工程院院士、美国国家医学院院士、台湾中央研究院院士、中国科学院外籍院士。曾获美国“百年大奖”、美国国家工程院“奠基者奖”等多个奖项。在中国获南京大学世纪校友学术成就金质奖章。2000年获美国科学最高荣誉“美国国家科学奖章”,为获此荣誉的第一位生物学家。

冯元桢荣获学术地位堪与诺贝尔奖媲美的2007年的“拉斯奖”(Russ prize),以表彰他“鉴别与确定人体组织的结构与功能,使之有助于创伤的预防及减轻”的贡献。“拉斯奖”系由俄亥俄大学校友拉斯夫妇于1999年斥巨资设立,每两年由国家工程院颁发一次,旨在奖励工程(包括生物工程)领域的杰出学术成就及其有功人士。

获得奖励

冯元桢近30年来曾获:国际循环学会的Landis奖、美国土木工程学会的Von Karman奖、美国机械工程师学会的Lissner奖(生物工程大奖)、"百年大奖"、WorcesterReedWarner奖、Timoshenko奖和Melville奖、国奖生物流变学会Poiseuille奖及美国生物医学工程学会的ALZA奖,1986年美国机械工程学会设置了以他命名的冯元桢青年研究工程者奖。1998年获美国NAE年会上获美国工程院“奠基者奖”,1999年10月加州大学圣地亚哥分校将新建教学大楼的大礼堂冠以“生物力学之父冯元桢”礼堂。2000年12月1日获美国科学最高荣誉美国科学奖章,并由克林顿总统在白宫颁奖。他是第一位获此奖章的生物学家,也是当时唯一的获奖的工程师。

冯元桢教授曾获多种学术奖章,包括国际微循环学会的Landis奖(1975),美国土木工程学会的von Karman 奖(1976 ),美国机械工程师学会的 Lissner 奖(生物工程大奖, 1978)、“百年大奖“(1981)、Worcester Reed Warner 奖(1984)、Timoshenko 奖(1992)和 Melville 奖(1994),国际生物流变学会的 Poiseuille奖(1986),美国生物医学工程学会的ALZA奖(1989),以及美国工程院“奠基者奖“ (Founders Award)奖(1998)。同时,冯元桢教授荣享五个院士头衔,分别是美国国家工程院院士(1979)、美国国家医学科学院院士(1991)、美国国家科学院院士(1992)、美国力学科学院院士、院长(1983-84)、台湾“中央研究院“院士(1966)。他还是多个国际专业学术团体的创始人和主持人,曾任美国力学会主席、美国国家工程院生物工程委员会主席、世界生物力学委员会主席等,为推进世界生物工程学的发展作出了重要贡献。2002年母校南京大学百年校庆期间冯元桢教授获南京大学“世纪校友学术成就金质奖章”。


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