謝更好

已過花甲之年的姚文娟，臉上絲毫不顯歲月蝕刻的痕跡。接受采訪的這天，她如往常一樣，挽著整潔的發(fā)髻，穿著簡潔的白襯衫，只在領(lǐng)口簡單地系了條綠色絲巾，就讓整個人精致了起來。

這位上海大學力學與工程科學學院、上海市應(yīng)用數(shù)學和力學研究所教授、博士生導師，有著江南女子般的柔美、婉約，而她半生的經(jīng)歷卻透露出骨子里的果敢、堅毅：從重慶到江蘇，從江西到上海;從結(jié)構(gòu)工程到流體力學，從固體力學到生物力學……半生求索，半生跨界，每一次轉(zhuǎn)折卻都不是因為命運被迫隨波逐流，而是姚文娟自己做出的篤定選擇。尋常人甚至很難定義姚文娟的研究究竟屬于哪一個領(lǐng)域，但毫無疑問的是，她是一個真正的被理想所驅(qū)動的人，一個身心都棲息于科學世界的人。

追尋

沖破舒適區(qū)屏障

姚文娟是恢復高考后的首屆大學生，是高中畢業(yè)后由城市到農(nóng)村插隊的知青。那時，這個從農(nóng)村走出的女娃娃憑著一股不服輸?shù)膭蓬^，考入了重慶大學結(jié)構(gòu)工程專業(yè)。大學畢業(yè)時，她已經(jīng)25歲了。畢業(yè)后，她按照大多數(shù)人的成長軌跡，循規(guī)蹈矩地參加工作、成了家。1982年元月，她回到老家，被分配到江西省交通設(shè)計院，從事公路及水運交通、房屋建筑方面的結(jié)構(gòu)工程設(shè)計科研工作。在這里，一貫優(yōu)秀的她，在設(shè)計院繼續(xù)綻放著光芒：她先后主持國家重大工程項目及省部級大型重點工程項目3項，還主持了1988年單項投資達到3.8億元的國家重大工程——信江航運工程界牌樞紐項目。在設(shè)計院工作的10年間，姚文娟逐漸成為中流砥柱，前途一片光明。

然而就在生活的坦途鋪展在姚文娟的腳下時，一眼望得到頭的順遂卻讓她不安起來?！拔倚睦锲鋵嵰恢庇袀€讀研究生的夢?！?/p>

年近而立，家庭美滿，事業(yè)節(jié)節(jié)攀升——圍城之內(nèi)的姚文娟不停叩問自己：人生就僅此而已了嗎？孩子出生后，姚文娟決定勇敢直面自己內(nèi)心的聲音，走出圍城，去追逐讀研的夢想?！皢挝灰恢辈环盼易撸麄冋f‘你的水平不用讀研究生?！彼貋碛袥Q斷的姚文娟決定和單位脫離關(guān)系，不拿一分錢工資去考研。最后，靠著教育部提供的獎學金，姚文娟再次邁進大學校園，來到河海大學，攻讀當時全國排名第一的水利學和河流動力學專業(yè)，打下了扎實的流體力學基礎(chǔ)。

回歸學術(shù)殿堂的姚文娟一發(fā)不可收，隨后，她又考入上海市應(yīng)用數(shù)學和力學研究所，攻讀固體力學專業(yè)博士學位。“來到上海那年我已經(jīng)40歲了。對我來講，我拋棄了原來設(shè)計院的工作，拋棄了在工程領(lǐng)域已有積淀的發(fā)展路線，完全從頭開始從事理論研究?！本退闶窃谑煜ひξ木甑挠H朋好友的眼里，她的許多選擇都是不被理解的，但她卻始終清楚自己追尋的是什么。在實現(xiàn)科學夢想的道路上，她沖破重重屏障，心底的熱愛讓生活越發(fā)熱烈滾燙起來。

1998年，姚文娟通過人才引進，進入上海大學土木工程系從事教學及科研工作，從此正式開始了她用理論指導實踐的生涯。

饋贈

積跬步以至千里

來到上海大學后，姚文娟便逐漸走上了交叉學科發(fā)展的道路。上海國際航運中心洋山深水港四期工程就是這樣一個讓她充分發(fā)揮交叉學科背景優(yōu)勢的項目。

在現(xiàn)代社會，隨著資源的短缺，建筑物開始向深海發(fā)展，洋山深水港就是一個探索利用深海資源的嘗試，也是備受國內(nèi)外關(guān)注的重大工程。這樣一個風大浪急、水深軟基的超大深海工程，其基礎(chǔ)超長高樁的設(shè)計和建造都無先例。

“它的樁側(cè)摩阻力和我們通常樁是完全不同的，在波浪循環(huán)荷載的作用下，土體強度會產(chǎn)生軟化，而且碼頭有大量堆貨，會產(chǎn)生很多負摩阻力。以往我們靠正摩阻力提供承載力，這時如果不考慮負摩阻力就會有很大的安全隱患，因此研發(fā)了負摩阻力計算理論?！币ξ木晁f的就是她主持開展的“沿海惡劣環(huán)境下的超大海工結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)超長高樁的理論體系和計算設(shè)計方法”。

在研究中，針對超大型海工基礎(chǔ)超長樁樁側(cè)土體摩阻力上部軟化、深部強化的實測發(fā)現(xiàn)，姚文娟團隊提出了吻合實際工況的最新的上部軟化的荷載傳遞及深部強化的荷載傳遞模型。除此之外，他們還自編了相應(yīng)的計算程序，解決了通用軟件無法考慮基礎(chǔ)周圍土體軟強化的計算問題。通過和實測數(shù)據(jù)對比，他們提出的模型計算結(jié)果相對以往的方法，更吻合實際工程，其計算精度提高了20%。

考慮港口工程中大量堆貨工況導致樁側(cè)負摩阻力增大的特點，姚文娟推導得到堆載作用下超長樁與土體的位移及應(yīng)力的矩陣表達式，提出并研發(fā)出系統(tǒng)的理論計算方法及適用于非線性大變形分析的數(shù)值軟件，解決了深厚飽和軟黏土地基下深海港工基礎(chǔ)超長樁缺乏理論支撐及計算方法的瓶頸問題。上述成果發(fā)表在土木工程國際期刊《國際地質(zhì)力學雜志》（International?Journal?of?Geomechanics-ASCE，封面文章），同時她還公開發(fā)表系統(tǒng)完整的專著以及大量有影響力的論文。

姚文娟還開發(fā)出在役工況下深厚飽和軟黏土超大海工基礎(chǔ)超長群樁動力響應(yīng)分析模型，結(jié)果與現(xiàn)場測試高度吻合，其論文發(fā)表在土木工程國際期刊《海洋工程》（Ocean?Engineering）及中國科學院TOP期刊《應(yīng)用數(shù)學建?！罚ˋpplied?Mathematical?Modelling）上，解決了精準有效地計算分析實際工程中超大海工基礎(chǔ)與周圍土體在反復的循環(huán)荷載作用下的動力行為難題。

現(xiàn)在，洋山深水港四期工程運行已有十幾年時間，經(jīng)姚文娟團隊參與的設(shè)計方案通過了時間的考驗。這其中最讓她欣慰的是，自己的理論研究能夠在這樣重大的對外貿(mào)易工程中發(fā)揮作用，兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，當年從工程實踐轉(zhuǎn)向理論研究，如今她又用自己的理論反哺了工程。這份驚喜是命運給予奮力拼搏的人的最好饋贈。

跨界

開拓疆域的氣魄

在上海大學任職期間，姚文娟發(fā)揮所長，參與了不少重大工程的建設(shè)，包括很多享譽國內(nèi)外的上海超高層建筑及東海大橋項目等。其中她主持國家自然科學基金項目、國防重大科研課題、國家“十五”科技攻關(guān)重大項目子課題，上海市航運攻關(guān)課題，以及應(yīng)用研究課題等共26項。2000年以后她發(fā)表學術(shù)論文200余篇，《科學引文索引》（SCI）收錄100余篇;主撰及主編出版專著4部;發(fā)明專利及軟件著作權(quán)20項。由她承擔子課題的國家“十五”科技重大攻關(guān)課題“生態(tài)用水計算關(guān)鍵技術(shù)研究”獲國家科技進步獎二等獎，主編的《土木工程概論》2022年獲全國優(yōu)秀教材獎二等獎。

已經(jīng)在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域取得如此多成果的姚文娟沒有想到，一次偶然的機會讓她的研究方向再次轉(zhuǎn)向，使她踏入了生物結(jié)構(gòu)的研究天地。

2007年，一位在復旦大學中山醫(yī)院五官科做研究的朋友，向姚文娟提起了自己的困惑。“當時他正在研究耳蝸結(jié)構(gòu)，他感覺單純運用醫(yī)學知識很難取得研究上的突破。他說的問題正是和力學相關(guān)的，力學是物理的一個大分支，我覺得生命科學里面有很多問題就是和力學相關(guān)的，而我就是學力學的?！币ξ木暌徽Z道破了朋友遇到的難題——聲波激勵下的動力學問題。也正是這次談話促使姚文娟再次下定決心，涉足生物結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究，開拓自己的科研疆界。

此時，已是團隊領(lǐng)頭人的姚文娟想轉(zhuǎn)換研究方向并不是一件容易的事。“有的學生不愿意做生物結(jié)構(gòu)研究，只想做土木工程研究?！奔幢憷щy重重，姚文娟卻依舊如年輕時一樣，一旦決定了航向便堅定地前行。這時，她遇到了自己在科研上的同仁——梁俊毅和學生馬劍威。

梁俊毅本碩博均畢業(yè)于南京大學物理系，當時南京大學的物理專業(yè)在全國排名第一，梁俊毅在那里打下了扎實的基礎(chǔ)。他的研究方向是生物物理，這正是姚文娟當時急需的，他倆一拍即合。馬劍威是姚文娟的碩-博學生，他從碩士的土木專業(yè)轉(zhuǎn)向博士的生物力學領(lǐng)域。他們開始了對耳蝸主動感音機制等的相關(guān)研究。

闖關(guān)

挑戰(zhàn)“無聲”難題

這是一項具有重要現(xiàn)實意義的研究。

耳聾是一種常見的人類感覺系統(tǒng)障礙性疾病，全球有3.6億人患耳聾疾病，中國患者高達2780萬，且逐年顯著增長，耳聾嚴重威脅著人類的健康和生活。然而聽力重建和修復卻一直是人類懸而未決的問題。

為了吃透這項研究，姚文娟對這一疾病進行了深入的了解。據(jù)她介紹，耳聾主要分為感音神經(jīng)性、傳導性和混合性三類，而這其中感音神經(jīng)性耳聾占到絕大部分，且65歲人群的患病率高達50%。感音神經(jīng)性耳聾源于耳蝸、前庭蝸神經(jīng)或中樞聽覺系統(tǒng)的異常，其中尤以耳蝸的感音病變?yōu)橹?。這是一種迄今無法治愈的疾病，傳統(tǒng)治療多采用輔助式助聽設(shè)備和手術(shù)植入式人工耳蝸，只能部分改善患者的聽力和言語交流能力，并未實現(xiàn)人耳聽覺功能的自主修復。

此前，姚文娟的朋友正是因為對內(nèi)耳感音機理的研究多基于單純的醫(yī)學或生物學方法，對內(nèi)耳感音機制中涉及的流-固-電多物理場耦合行為特征認識不夠，導致研究陷入了瓶頸。因此，她認為必須從機理分析入手，以多學科交叉的思維，基于生物力學、生物電學和醫(yī)學的原理，從宏觀到微觀不同的視角，構(gòu)建全新的耳蝸模型，探索耳蝸感音機制中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)——基底膜、蓋膜及毛細胞在電生理環(huán)境下與淋巴液的流-固-電多物理場耦合作用行為特征，從而認知耳蝸的主動感音機理，從根本上解決目前耳蝸臨床醫(yī)學上所面臨的問題。

在研究過程中，姚文娟課題組基于數(shù)學物理及生物學等多學科理論，巧妙地利用張量映射方法，推導出空間螺旋耳蝸中淋巴液與基底膜的流-固耦合運動控制方程，建立了吻合真實人體的空間螺旋形體耳蝸宏觀結(jié)構(gòu)的力學理論解析模型和數(shù)值模型?；诶碚摻馕龊蛿?shù)值分析，他們驚喜地發(fā)現(xiàn)，耳蝸宏觀支撐結(jié)構(gòu)基底膜在低頻下存在一種新的運動模式——駐波振動（迄今為止未見報道）。這一發(fā)現(xiàn)突破了諾貝爾獲獎?wù)呱w歐爾格·馮·貝凱希于1960年通過實驗提出基底膜的行波運動理論的局限性，由此詮釋了低頻感音機制和行波理論不能解釋的許多近代實驗現(xiàn)象。

對于姚文娟來說，這是一場奇幻的科研旅行。每當她在研究中發(fā)現(xiàn)不可思議的現(xiàn)象時，就會向梁俊毅發(fā)出研討“信號”?！八沧鰧嶒?，不像我們只知道理論，他常常從實驗的角度來幫我分析，對我的啟發(fā)很大?！碑敃r，針對一系列新的發(fā)現(xiàn)，姚文娟撰寫了論文，還特意邀請梁俊毅幫她寫摘要，并對文章進行修改。他們將這一研究成果投稿于《自然·通訊》（Nature?Communications），并通過了嚴格的初審和外審，在外審修回后編輯部肯定了他們的新發(fā)現(xiàn)是一個重大突破，但是指出論文尚缺乏實驗數(shù)據(jù)支撐。

實驗——這是姚文娟自跨學科以來碰到的一大難題。

從事理論研究的姚文娟需要找到一家可以合作實驗的單位。她本來想等到實驗結(jié)果出來，依舊投稿《自然》（Nature）雜志，因此，她把論文保存起來，一直未投稿，但沒想到這一等就是許多年。梁俊毅也在這期間去了馬里蘭大學從事研究。現(xiàn)如今，姚文娟正在同復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院合作進行實驗。雖然未能發(fā)表在自己預(yù)期的雜志上，但這項重要的發(fā)現(xiàn)還是為姚文娟贏得了國家自然科學基金面上項目“耳蝸主動感音機制中多物理場耦合非線性行為特征研究”以及國家自然科學基金重點項目“基于耳蝸宏微觀多結(jié)構(gòu)聯(lián)動的聽覺主動放大機制”。

在這項研究中，姚文娟的目標是采用生物力學和生物電學原理，建立反映耳蝸實際尺寸和生理特征的主動耳蝸-多物理場及化學（流-固-電-化）耦合理論模型，用數(shù)值仿真模擬耳蝸真實的感音過程，通過理論模型定性分析和數(shù)值模擬的仿真計算，逼真地刻畫基底膜、蓋膜、外毛細胞體及靜纖毛與淋巴液在電生理環(huán)境下的耦合非線性動力學行為和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律，闡釋耳蝸感音中的主動機制，分析內(nèi)耳結(jié)構(gòu)創(chuàng)傷及病變對感音結(jié)構(gòu)聽力閾值的影響，探究感音神經(jīng)性耳聾病理與力-電-化耦合行為的關(guān)系，最大限度地解決感音神經(jīng)性耳聾中的疑難問題。

再次獲得實驗研究耳蝸關(guān)鍵宏觀結(jié)構(gòu)BM在生理環(huán)境中的振動模式是姚文娟申請的國家重點課題的主要目標之一。承接此前的積累，項目擬通過實驗驗證新的機制，同時，采用多學科交叉綜合集成思路，建立復雜耳蝸內(nèi)各組織結(jié)構(gòu)的多結(jié)構(gòu)聯(lián)動力學理論解析及數(shù)值模擬聯(lián)合模型，整體把握耳蝸系統(tǒng)各組織結(jié)構(gòu)的相互作用轉(zhuǎn)換規(guī)律;探討基底膜、毛細胞等微觀結(jié)構(gòu)的運動與離子通道啟閉間的關(guān)系，膜蛋白電荷轉(zhuǎn)移與毛細胞體電致運動的關(guān)系;從物理、生物、化學和醫(yī)學機制上全面揭示耳蝸主動感音放大機理，同時為術(shù)后聽力恢復的預(yù)測提供高效逼真的數(shù)值分析平臺，為解決感音性耳聾的疑難問題提供理論依據(jù)和應(yīng)用基礎(chǔ)。

目前這一項目仍在進行中，2021年10月，姚文娟課題組的相關(guān)文章已經(jīng)在中國科學院一區(qū)國際TOP期刊《非線性科學與數(shù)值模擬通訊》（Communications?in?Nonlinear?Science?and?Numerical?Simulation）發(fā)表。對姚文娟來說，這是對她跨界科研的階段性總結(jié)，研究仍在繼續(xù)，姚文娟在不疾不徐地期待著那個夢想中的突破。

感恩

得道者多助

不斷跨界，不斷創(chuàng)新，姚文娟很少說起自己一路走來所經(jīng)歷的艱辛，常常提起的反而是對幫助過她的人的感激。

“雖然梁俊毅去了美國，我還經(jīng)常會在微信上跟他聊一聊實驗進展的情況以及遇到的一些問題。我真的要感謝梁俊毅，帶給我很多科研上的幫助與啟發(fā)。我還要感謝我的學生，他們做出了很多的努力。”在她心里，是所有人共同努力才使這項研究得以誕生和延續(xù)。

姚文娟幾乎對與自己合作過的每個人都心懷感激。

她感激上海建工集團給她以專家禮遇，她總說：“實際上跟建工集團的龔劍總工相比，我們做的工作不及他們，他們做了那么多成果轉(zhuǎn)化，我只是做了些微薄的工作。而我的學生房霆宸現(xiàn)在已經(jīng)成為集團骨干，進入集團后也給了我們很多支持，成為高校和工程單位之間的一座橋梁?！彼埠芨兄x中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司的程澤坤總工程師，“在一些深海重大工程中與他的合作研究受益匪淺”。

而在科研上，姚文娟最感激的是上海大學歷任領(lǐng)導對她的支持。從引進她入校的周哲瑋校長，到支持她不斷進行跨學科創(chuàng)新的金東寒書記，再到如今在她逾花甲之年依舊支持她從事科研創(chuàng)新的劉昌勝校長，以及學科領(lǐng)導郭興明書記、張?zhí)镏以洪L?！八麄兌际翘貏e重視人才的領(lǐng)導，而且對于我這個年紀的人，他們還能夠打破常規(guī)觀念，大力支持我們做交叉學科研究，非常難得，也因此我們學校有著非常好的學術(shù)氛圍。”

姚文娟要感謝的人太多了，在尋常人看來這似乎是一種客套，但跟她面對面交流卻能真切地感受到她話語中的真誠。她就是這樣一個人，從不愿說起自己經(jīng)歷的苦楚、曾經(jīng)的榮光，有的只是一個科研人樸實的講述、平靜客觀的回望與發(fā)自內(nèi)心的感恩。也許沒有這份舉重若輕的平常心，也很難踏實地坐熱那張冷板凳。

姚文娟最后要感謝的人是她的母親?！八轻t(yī)學院的，我小時候她就跟我講，一個人要有抱負，才會有前途;一個國家要有科技，才會強大。那時候科研的理想就在我心里扎了根，我想當工程師、醫(yī)生、科學家，這份理想一直指引著我?！闭f到這里，姚文娟嘴角浮現(xiàn)出笑意，“這個理想我還在實現(xiàn)，實現(xiàn)成為一名合格科學家的理想，雖然理想實現(xiàn)得還不是很圓滿，但我覺得自己非常幸福。”此刻，姚文娟的眼睛如充滿憧憬的孩童一樣，因理想而熠熠生光。

（責編：李白薇）