图 2 我们一家1960年，在搬到利文斯顿前的合影。左起：Richard, Louis, 我爸爸，我，我妈妈。

1959年，爸爸关闭了他的咨询公司，并开始在新泽西州的哈里森为RCA的真空管分部工作。爸爸妈妈找到了一个小镇，那里房价经济，又在方便通勤的距离，并有很好的公立学校让我们兄弟三个人上学。图1是当时的一张照片。他们在新泽西州的利文斯顿选择了一个盖新房的开发商，但人家不肯把房子卖给我们，说他们不能容许利文斯顿成为唐人街，而且如果有了华人，那其他美国人就可能不会买这里的房子了。我的父母向新泽西州州长罗伯特·梅恩（Robert Meyne）发起请愿。他的办公室致函开发商，警告他们种族歧视是非法的。最后的妥协达成：开发商卖给我们的房子由已经被卖了房子完全包围。而我们三个孩子面临的问题是，利文斯顿有很多岩石埋在它的土壤中，那是冰川时代遗留下的。我的父母打定主意要一个体面的美国式的草地草坪，这就需要去除那些院子里的岩石。我们必须用车拉走很多石头，，不仅我们自己的，还有从我们的邻居那儿来的，当时这块未被占用的土地就成了大家的垃圾场，至少我们是这么觉得的。在草坪上的杂草处理上透出浓重的个性差异：爸爸，作为一个不耐烦的机械工程师，希望将杂草一棵一棵连根拔起。而我则是一个偶尔的哮喘型花粉症患者，深深地害怕花粉，所以我提了一种化学方法，在安全距离上施用杂草除草剂。我们试过一次我的方法。杂草慢慢地变成褐色，但最终又长回来了。爸爸宣布实验失败，又回到手工除草。我仍然在思考这个结果和我们目前对癌症治疗的研究之间的关系。

1960年，RCA关闭了真空管部门，大概是因为半导体取代了真空管，所以爸爸换到了埃索Esso（后更名为埃克森Exxon）研究和工程公司工作。埃索提供更好的项目和工资，所以他在那儿一直呆到他1983年退休。我相信一些能够让我我做更有趣的化学实验的化学品和玻璃器皿是从他们公司库房转移过来的。在那些日子里，其他得用品可以通过邮购的方式获得，用父母的签名购买。在接下来的5到6年，我在我们家的地下室逐渐做了许多无机化学的经典实验：制备和燃烧氢气，制备O2和用氧气燃烧钢丝，在烧瓶中制备NH3，看它吸水向上，在烧瓶内形成喷泉。我在塑料设备中从氟化钙+H2SO4中蒸馏HF，并非常开心地看到它腐蚀玻璃的能力。我从一套火车模型中弄到了降压变压器及整流器，然后将镍坩埚为阴极，和从废手电筒电池弄下来的碳棒作为阳极，用电解法熔融氢氧化钠。我设法得到非常不纯的金属钠，在它落入水中时，发出了令人满意的丝丝声。烟火自然是我极大的兴趣点：我制作并点燃了火药，做了重铬酸铵火山实验，甚至做了铝粉和氧化铬产生的壮观的铝热反应。我最雄心勃勃的尝试是一个多步骤的顺序，旨在合成阿司匹林，为此我需要醋酸酐，这不得不从乙酰氯制成，为此我需要三氯化磷，为此我需要在氯气流中烧红磷。我试着在连续的橡胶塞烧杯中做这个实验（图2），因为我没有磨口玻璃接头的玻璃器皿。该腐蚀性化学品把橡胶腐蚀了，所以我没有获得乙酰氯后面的产物。由于我没有通风橱，我在后院的一个烧烤架上做更为危险的实验。回想起来，这一切对于我这样一个8到15岁的无监督的男孩的疯狂行为感到震惊。但它同时也是一个很好的锻炼，让你学会如何高效地搭建设备，规划和实施你的实验，解释令人混乱的结果，并决定如何把事情做得更好。这些实验让我有足够的信心，当我必须赚取我作为童子军的第一个成就徽章时，我义无反顾地选择了化学。一些更严厉的成就徽章，如远足，需要在一天内进行二十英里的徒步旅行，我后来也得到了。

小学到高中：西屋科学天才搜索

学校通常是可以忍受的，但生活经常十分无聊。我期待着天冬天的时候下大雪关闭学校，这样我就可以花一天时间玩雪橇。我在学校球类，如足球，篮球，垒球表现非常糟糕，因为我年纪小，不擅长运动，比我的同学要小一两岁，这是一个巨大的差异。但是，我在高中人气很足，以高票当选学生会的会计。

妈妈极力在放学回家后教我们中文，但我越长达，越发现这些经验教训十分乏味。我能够以儿童水平极好地理解中文口语（如中文的“清理你的房间！”被永久地刻入我的大脑中），但是却不愿意说出来，我自己，由于心愿（移民的儿童中太常见了）从我父母的口音上，并在他们强烈的的种族和传统自豪感上，与自己刻意拉开距离。同样，我对吃中国菜的抵制让他们感到绝望（就像一个“洋鬼子”），尤其是最正宗的菜肴，具有强烈的味道或气味的食物，或那些杂七杂八的动物肉的做法。

我第一次接触到的科研环境是在1967年，俄亥俄大学国家科学基金会资助的暑期研究计划，在那里我被分配在罗伯特·克莱因（Robert Kline）教授的实验室工作的硫氰酸盐（SCN-）。皮尔逊理论的软硬配体和金属的结合是一个全新的时髦理论，所以克莱恩教授要我找出，是否硫氰酸可以同时与它的“软”硫磺绑定到某种软金属，以及“硬”氮到某种硬金属上，如PhHg-SCN-铬（Ⅲ）。他希望硫氰酸盐的红外线吸收率会告诉我们，这样桥接是否正在发生。我准备了很多界限不清的无定形沉淀，并测量了它们的红外光谱。在1967年的冬天，我在利文斯顿高中年级时，我参加了西屋科学奖，一个全国范围的科学竞赛赛事。（这个年度的盛事现在依然存在，虽然赞助于1998年被英特尔替代），由于缺乏任何替代方案，我写了我在俄亥俄大学的项目，尽我所能从可疑数据的混乱得出一些结论。克莱恩教授在很大程度上否认这些结论，指出我的准备工作没有给予正确的碳，氢，氮微量分析。 40名入围者被召集到华盛顿，在1968年3月进行采访和公开海报会议。我记得我被同时入围的决赛选手羡慕，他们比我更年也更复杂。同时他们的项目和展品似乎比我更令人兴奋和易于解释。我感觉自己被高级法官，格伦·西博格（Glenn Seaborg）吓倒，部分原因是因为他的职位的高度，部分原因是因为他是美国原子能委员会的主席，还有部分是因为他获得1951年诺贝尔奖的无机化学的工作。颁奖典礼是对我们每个人来说都是非常紧张的，因为十个奖学金获奖者以相反的顺序宣布，迫使每个人都希望自己的名字被念到，但越晚越好。我依然不明白我如何获得的一等奖，尽管我的项目的不够周全，而且我对科学比赛这件事儿看不顺眼。爸爸的一句话让我能够不飘在天上：当我打电话给家里，他的第一个意见是，这是一件好事啊，我现在有$ 10,000的奖学金，因为他最近在股市上输了不少钱。其中我收到的最满意的恭维是，那个不想卖给我爸妈房子的开发商，现在用我的照片在广告中为当地教育质量的证据之一。

哈佛

1968年4月，我必须在四个学院之间进行选择：哥伦比亚大学，麻省理工学院，加州理工学院，和哈佛大学。爸爸否决了哥伦比亚，因为那年春天的学潮，我也不介意这一决定，因为我想离开新泽西州。我拒绝了MIT，因为迪克和路易斯都去那里了，我受够了与他们比来比去。加州理工学院的本科小班制度听起来很诱人，但我最后还是决定不去加州理工，因为理查德·费曼已经不再教物理学导论，也因为他们的音乐系非常小，与哈佛相比简直可以忽略不计。事实上，哈佛也变成我人生值得欢呼的经历。与同学的友谊是帮助我成长的关键。1969年和1970年春天那次学生抗议活动提供了我第一次接触大麻，警察暴力和参与政治的经历。课程的多样性让我接触到艺术史，视觉设计，经济学，殖民史，宪法学，心理学，以及音乐理论和室内乐演出，等等。讽刺的是，最坏的课程是那些旨在带领哈佛的精英化学专业的学生到科研事业的课程。这些必修课程是如此讨厌，让我最终放弃了化学。为了寻找替代品，我涉猎了分子生物学，海洋学，相对论量子力学，和天体物理学（由沃尔特·吉尔伯特主讲，他后来分享了DNA测序的诺贝尔奖）。但我最终还是选择了神经生物学，部分原因是大脑和心灵之间的关系似乎是哲学在科学中最重要的问题，另一部分是因为大卫胡贝尔，约翰·尼科尔斯和托斯滕·威塞尔（David Hubel, John Nicholls, and Torsten Wiese）领衔了一门课程，忽悠本科生成为神经科学家。胡贝尔和威塞尔仍然在做视觉皮层，最终他们赢得了1981年的诺贝尔医学奖或生理学研究。我问胡贝尔教授，我能否在他们的实验室做暑期实习，但他告诉我他们没有给本科生的空间了，并建议我申请马萨诸塞州眼耳医院的尼尔森•藏 （Nelson Kiang）的实验室。在夏季1971年，藏教授给我一个神经生理学和有趣的项目，分析听觉耳蜗核的冲动序列。近四十年后，我仍然在神经生物学问题上刻苦钻研。

剑桥

当我问胡贝尔和藏教授在何处申请神经科学研究生学校的意见时，他们的分歧很大，只有一点达成了一致，那就是最顶尖的研究是马萨诸塞州剑桥市和英国的剑桥。我觉得是时候离开马萨诸塞州剑桥市以拓宽我的视野了，所以我申请了马歇尔奖学金去到了另一个剑桥。早在1972年，我，作为一个哈佛的大四学生，已经知道我的申请成功了，而我的博士导师将是一个叫做R. H.阿德里安博士（Dr. R. H. Adrian）的人，而他的大名我之前从来没有耳闻。我打电话给我的弟弟迪克，他从牛津大学心脏电生理专业获得博士学位后，刚刚成为耶鲁大学的助理教授。迪克告诉我，R. H.阿德里安是英国最杰出的肌肉电生理学家之一，而他的老爸E. D.阿德里安，是诺贝尔神经生理学奖得主。另外，R. H.阿德里安是迪克的博士外审评委之一。“但是肌肉是一潭死水，”我感叹道。“我想做大脑的工作。”迪克向我保证，理查德•阿德里安是一位真正的英国绅士，他愿意让我做我自己选择的课题。所以我决定以静观其变。经过一个夏天在巴黎附近的枫丹白露钻研音乐后，我于1972年10月到达剑桥。我在丘吉尔学院第一顿午餐，一位贵族打扮的绅士坐在我对面，问我是不是罗杰•钱永健。我马上意识到他一定是理查德•阿德里安，因为老外里面只有那些认识我的家庭成员的人才能正确地发音我们的姓，而他刚刚做到了。我们谈话的最初几分钟内，他问：“难道你真的觉得肌肉是一潭死水？”我不得不承认他这一评述的准确性。（我后来发现，那年夏天他们参加了同一个会议，在那儿迪克恶作剧地取笑了阿德里安这个研究。）阿德里安痛苦地看着我同意这一点，但马上说，今后无论何时我想转学到系里某一真正的神经生理学领域，他都不会反对。

就这样，我开始了我的博士训练。我从来没有换过导师，因为我很快就意识到我不喜欢做传统中枢神经系统的电生理。传统的论文课题基本上遵循由胡贝尔和威塞尔成功地采用的范例，是一个细胞外微电极植入麻醉动物的脑并记录单个神经元的活性，同时提供感官刺激。经过几百个这样的记录，人们可以对不同的反应模式分类，并发表一篇论文和一些出版物。对我来说，这似乎太像冰钓，也就是在冰湖上切一个洞，投下鱼线放入不透明的水下，并耐心地等待鱼来咬钩。大脑拥有调动数万亿并行工作的神经元的能力，所以我想看到大量的神经元信号是如何同时彼此交互和处理信息的。理想情况下，人们会对神经元进行染色，当神经元发射动作电位时，染料明显亮起或改变颜色。一些市售的染料确实已经发现能够反映神经动作电位，但它们的光学反应是极其微小的，例如荧光的10^-4或 10^-5的变化。

只有在高度简化条件下，数千个由研究者驱动的动作电位求平均时，信号才能被检测到。为了检测在一个复杂的脑源性信号，需要提升好几个的数量级的改进。在1972年的冬天，我贸然决定我会尽力为成像特定目的神经元活动而设计并合成新的染料。一个策略是靶向染料钠通道，它被认存在于产生动作电位经受大的构象变化附近。另一种策略是打造“电致变色染料”，在偶极矩基态和激发态之间产生巨大变化，从而使神经细胞膜电位的变化可能会改变吸光率或荧光的峰值波长。在这两种情况下，我都不得不学习有机结合，这正是我所恨透的哈佛的那些化学课程，而我们现在的生理实验室已经无人能教我了。幸运的是，化学系的一个新来的教师，大三学生教员伊恩·巴克斯特博士（Ian Baxter），是理查德·阿德里安的一个朋友的朋友，对我提出的靶向钠通道很感兴趣，并同意非官方地成为我的导师。巴克斯特没有其他的学生，因此有时间、善良和耐心，每天数次，看看我的进展，并告诉我必要的技术。我发现我自己都感到惊讶，那就是我开始可以享受有机合成，当我为我自己选择的一个生物目标奋斗的时候。我仍然对这种类型的研究大呼过瘾，即使我合成的分子被证明不能结合钠通道，尽管巴克斯特很快就离开了剑桥，成为英格兰北部的职业顾问，甚至哪怕我合成电压传感器的等被证明不如那些由其他实验室筛选大量市售染料及其非常近似的结构时。

我如果想获得一丝的成功，需要转移到另一个生物目标。为产生任何生物效应，动作电位几乎总是产生大量增加的细胞内钙，如神经递质，以激发或抑制该途径的下一个神经元的释放。在1975年人们因为发现偶氮胂III而非常兴奋，它原一种为了测量在核废料的重金属而发明的染料，人们发现它也可以用于监测从乌贼神经元巨轴突所释放的钙，虽然从该染料的信号是很小的，而且有点含糊不清。我认为，设计某种染料来测量钙流，应该比设计染料来追踪在神经元膜电位的快速变化更为容易。众所周知，化学文献中数百种染料可以和钙离子发生反应，例如测定水的硬度。真正的问题是，在细胞内，游离Mg²⁺的浓度大约比Ca²⁺高4个数量级，从而使细胞内的Ca²⁺指示剂需要更高的选择性来超过它的姐妹离子Mg²⁺。而化学家还没有认识到这种有选择性的标记物的生物方面的需求。一种叫做EGTA的无色缓冲液是已知的Ca²⁺:Mg²⁺的选择性上合成的唯一分子，但它从未被制作成任何类型的染料分子。通过涂鸦在纸上和玩分子模型，我想到了一个方法，使EGTA变成非常简陋的染料分子。我开始没有告诉理查德•阿德里安这个全新的项目，因为任何谨慎的导师都会告诉我，我应该把旧的项目结束，而不是开始全新的。幸运的是，在几个星期内我成功地得到目标分子的一小块不纯样品（后给出的缩写“BAPTA”），并发现它具有对Ca²⁺的预期光学响应，同时具有极高的Ca²⁺:Mg²⁺选择性。经过许多年和发现，从BAPTA 后裔发展出的更好的染料成为最流行的方式，来观察内源性细胞内Ca²⁺信号，筛选链接到的Ca²⁺信号配体和受体，并用于在显微镜下成像神经元活动。

获得博士学位后，我留在剑桥冈维尔与凯斯学院（Gonville & Caius College）作为博士后研究员。我向Ca2 +信号的变化的研究重点转移，促进了我与蒂莫西•瑞克（TimothyRink）博士，他是生理实验室的一个新教员。蒂姆想用一些从瑞士发来的材料中，开发钙离子选择性电极。但说明书是德语写的，蒂姆无法阅读。当时我已经学会读德文的化学论文，所以我翻译了说明。我们的合作开始于这些钙离子选择性电极，并延伸到我的钙离子荧光指示剂的生物测试和开发中。更重要的是，1976年蒂姆和他的妻子诺玛邀请我参加他们的圣诞晚会，在那里我第一次见到他们的妻妹（sister in law），温迪。很快，每到周末，我就去她在北伦敦的房子看她。当蒂姆和诺玛发现了数个月后，他们对自己完全无意的牵线搭桥的效果感觉相当惊讶。温迪（图4，5）仍然是我一生的挚爱。

图 4 Wendy和我们的狗Kiri，2004.

幸运之神眷顾了我。加州大学伯克利分校的生理学与解剖学系，有一个助理教授职位空缺。招聘委员会主席被特里•玛沁（TerryMachen），当时刚好在剑桥休年假，我刚好认识了他。同时，伯克利有两个教师，理查德·斯坦哈特（Richard Steinhardt）和罗伯特·朱克（Robert Zucker），对Ca²⁺信号感兴趣。这些连接使我能够获得伯克利分校的应聘机会。幸运的是，钙离子的荧光指示剂终于敏感到能够直接测量淋巴细胞胞质钙离子的浓度，包括由于促有丝分裂而带来的提升。现在，人们可以研究Ca2 +信号在小的哺乳动物细胞群体，而先前的技术需要个头非常大、非常强壮的单细胞，足以承受显微注射。这一前景，与我在生理学获得博士学位的事实放在一起，说服了系里给我助理教授的职位，而我欢乐地接收了这个offer之后，才发现伯克利正遭受金融危机。我的实验室在1982年初的启动经费被缩减到只有几千美元，而每个采购的项目必须是合理的替代陈旧的教学设备。例如，为了给我订购一台紫外灯用于观看薄层色谱板，从教学实验室的旧显微镜照明必须报废。更重要的是，该系没有资源，提供通风橱，而我继续合成钙指标需要用到它。罗伯特·麦西教授（Robert Macey），他的实验室在我旁边，惠赠我一套老通风柜，包括其不可替代的延伸到建筑物的屋顶管道系统。对于我的其余的在伯克利任教的七年间，我们所有的合成反应发生都是在这个木通风柜中完成的，它不到4英尺宽，铁丝网深深嵌入前窗的玻璃中。整个实验室因为储物柜没有盖子而充斥着刺鼻的味道，当使用过量溴乙酸乙酯反应必须在通风橱外完成时，整个实验室就成了一个大的催泪瓦斯。提到这些苦日子，只为了提醒年轻的科学家，一些好的研究可以用不奢华的设施和启动资金来完成。

尽管有这些曲折，我在伯克利的科研卓有成效，包括和玛沁、斯坦哈特、朱克，以及其他人的合作。我招了Grzegorz Grynkiewicz和AkwasiMinta，他们合成了大幅改进的钙流染料（fura-2, indo-1,fluo-3）和钠流染料（SBFI），所有这些被沿用至今。在经济危机缓解后，伯克利帮我买了一个简陋的图像处理器，我痛苦地编程控制它来计算在两个交互激发的波长情况下荧光的比值。这一实时比值揭示了Ca²⁺, Na⁺, 和pH 信号在单个活细胞中的变化，而且常常是以前所未有的高时空分辨率的。

搬到UCSD

然而，我开始担心被困在成像无机离子的职业生涯当中。我想探索通过更复杂的生物如cAMP信号（cyclic 3',5-adenosine monophosphate）和更广泛的、更时尚的生物大分子相互作用的世界。我议价能力的增长，让我也想要一个实验室有足够的通风柜，通风柜，小暗室荧光显微镜来支持我的不寻常的化学与生物学的结合，以及在化学系和霍华德休斯医学研究所联合任命。在伯克利，上述条件没有一个是可能的。所以在1989，我们搬到南部的加利福尼亚大学，圣地亚哥，直到现在。UCSD满足了我以上的奢求，而且它更年轻，更宽敞，成长更快的，与伯克利比起来更不受传统的束缚，我比较之后感觉这些优势足以弥补它名气小的劣势。我诺贝尔演讲中详述了我在UCSD的科学亮点。