(本文发表于2019年第3期)
在地球物理学界,既懂方法原理,又懂研制仪器的,世界上仅有两人,何继善是其中之一。
——国际著名地球物理学权威弗兰克·莫里森
> 何继善院士(他手拿铁矿标本,身后一片黄沙条纹,那是他带领团队跑出来的探索之路。)
他是矿工队伍里走出来的“地球把脉人”。为了科学实验,难以想象,他筹钱买电子元件,竟然连自己心爱的唯一的皮大衣也变卖了;为了科学探究,实地勘探中,他带着自制仪器,不畏野外的艰苦环境,和学生们一道信步崇山峻岭,漫步流觞曲水。科学探秘之路漫漫,看茂林修竹,观激湍清流,兼修书法与文学,年过八旬的他却从不停止探索的步伐,把科学探究之文书写在祖国大地之上……
他是谁?他就是1994年当选为中国工程院首批院士的何继善,双频激电法、伪随机信号电法和广域电磁法的奠基人:学习常中断,矿工当四年,自学考大学,筹钱做实验,求索不停步,露宿又风餐……
何继善院士曾担任中南工业大学(现中南大学)校长、中国工程院能源与矿业工程学部主任、湖南省科协主席等职,长期致力于地球物理理论、方法技术及观测系统的研究。他创立了完备的具有国际领先水平的电磁勘探理论体系,发明了系列具有国际先进水平和自主知识产权的地球物理探测装备,使我国在电磁法勘探领域独树一帜;他创立了流场法堤坝管涌渗漏探测理论,研制出了能在汛期恶劣环境下准确探测堤坝管涌渗漏入口的仪器设备。他领衔的“大深度高精度广域电磁勘探技术与装备”获2018年度国家技术发明奖一等奖。
在追忆中寻找童年的梦
> 年幼的何继善(中)及其父母
何继善院士是湖南浏阳人,生于1934年,出生的时间介于1931年“九一八事变”与1937年“卢沟桥事变”之间。童年是金色的,但他的童年却在颠沛流离中度过,他从懂事的时候起,就经受了战争、饥饿、失学和背井离乡的苦难,亲眼目睹了死亡与伤残的惨剧。5岁的他正和邻居家小朋友在晒谷坪玩的时候,日军的3架飞机来了,在空中盘旋着,其中1架向下俯冲时,幸亏1个大孩子大声叫喊让他们向飞机反方向跑,那架飞机在他们身后约百米的地方投下一枚炸弹,好在那时候炸弹的威力不太强,他们只被震到了,命算保住了。6岁的他,为了不当亡国奴,随母亲从长沙乘火车取道郴州,然后步行去现在永州的新田县与父亲相会。桥梁、火车是日机空袭的重要目标。火车开过株洲不久就因前方的桥被炸断而停下,大家一等就是一夜,缺粮、缺水,又渴、又饿、又累。日机一来空袭,大家四处逃奔。而年幼的他与坚强的母亲,跑不动,只能躺在离火车不远处的田埂旁,眼巴巴地看着发出“嗖嗖”尖叫声的机关枪子弹从身边飞过。他太早亲身经历了战争的恐惧,幼小的心灵铭刻下对日本侵华战争深深的仇恨,“落后就要挨打”深深地扎进他的记忆里。他们历尽艰辛,可谓九死一生,一家三口在新田县相会并暂时定居。那时的新田县较为偏僻,日军没有直接从地面入侵,但时常有日机空袭。那时新田全县没有防空洞,一旦警报声响起,在教室静静听课的他,立刻随老师和其他同学,躲到附近的山沟里。他目睹肆无忌惮的日机在空中盘旋,往地下疯狂地扫射、投弹。而在躲避空袭的山沟里,老师还带着小黑板,将其挂在树上,给他们上课,教他们知识,授为人之道,表爱国之心。
那语文老师每次空袭后在黑板上用仿岳飞体书写“还我河山”四个大字,那来不及逃进山沟而只好趴在课桌下而躲开死神之漫长等待的每一秒钟,那山沟里无助的每一幕幕,那教室里忠贞爱国的每一细节,让何继善难以忘怀。
爱国敬业的老师和求知似渴的学子,在追忆中寻找童年的梦。何继善院士常怀感恩之心走上了教学与科研的道路。他常说:“教师是人类灵魂的工程师,是一份神圣而光荣的职业。”在教学上,他循循善诱、因材施教,教会学生为人、为学、为事之道;在科研上,他攻坚克难、不断探索,带领团队奋勇前行。他先后培养出博士后、博士生、硕士生百余人,桃李满天下。他非常重视科普工作,积极推动科普教育。他认为,“做科普,从来就不是浪费时间,而是一件很有意义的事情。” 他发起并组织了“百名教授科普宣传报告团”,又主动担任“湖南省新世纪青少年科普辅导团”团长,发动众多专家、教授一道参与了全省性的“大手拉小手——青少年科技传播行动”。
这是一次特殊的科普报告。那是2000年的一天,何继善院士在去北京作科普报告的前夜,发生意外摔伤而骨折,但他仍忍着伤痛,上下飞机是请人背着的,进入会场也是请人背进去的,一讲就是激情两小时,生动形象,深入浅出,出色地完成了科普报告,台下无人不感动,有人在悄悄擦拭眼泪……
从矿工队伍里走出来
> 何继善院士(右一)在矿区
迫于生计,还是少年的何继善在长沙云麓中学上了一个学期后辍学。两年后,他到湘东钨矿工作,成为一名矿工。他坚持刻苦自学、不断提升自我。
这是对知识渴望的怎样的一种坚守!矿上条件艰苦,没有电灯,只能在电石灯下,熏得眼泪直流的他埋头苦读。那样气味难闻的环境始终动摇不了他那颗热爱知识、追求科学的心。1956年,在“向科学技术进军”的号召鼓舞下,当了4年矿工的他凭靠自学考入长春地质学院(现吉林大学)物探系金属物探专业。他从矿工变成了大学生,他十分珍惜这大学4年时光,成为全年级唯一一个各科全优的学生。1960年,他大学毕业后,被分配到中南矿冶学院(现中南大学)地质系任教,继续着他钟爱的科教工作。
这是一台看似无人能修的“电子自动补偿仪”!当年的何继善还经常出野外调查地质矿产资源,背上背包就走,行走在广西、云南、贵州等地的群山峻岭之中。在贵州桑朗,地质队的一台“电子自动补偿仪”出了故障,无人能修。那时的环境,修好了还好,修不好还有可能被扣上破坏“抓革命,促生产”的帽子。他叫来队里所有的人围着看,让众人见证他是真正的维修仪器而不是破坏仪器。他钻研双频激电的原理,仅凭一把螺丝刀、一个万用表,很快把仪器给修好了。从此,他有了操作仪器的机会,并有了在仪器中参入“双频激电”的想法,无意间第一次野外实战演练的“双频激电法”就这样完成了。
这是一张无人认领的奖状!当年何继善赴云南个旧找矿,恰好云南冶金局的职工在此探矿,正苦于无法解决地形因素对地电场分布的影响。何继善敏锐地洞察到这个问题,提出了“点源电场地形改正方法”,取得突出效果,很快找到了锡矿。1978年,湖南代表团得到了一张无人认领的奖状——“电阻率法消除异常干扰研究”获得全国科学大会“成果奖”。几经寻找,才发现奖项主人就是何继善!
这是一场花费数十年之浩瀚的数据计算!出身矿工的何继善院士,常常思考这样一个问题:如何用先进的仪器探测地下资源?电磁波向地下传播方程的求解极其复杂,国际上都不得不采用近似公式作定量解释。当时,没有任何科研经费支持的他,一头扎进了浩瀚的数据计算中,这一算便是数十年。2005年,他终于正式提出精确求解地下电磁波方程的“广域电磁法”。
> 何继善院士在海上油田
知行合一 经世致用
艰苦的野外,交通基本靠走,通讯基本靠吼,何继善院士取得的成绩都是靠在实地中跑出来的。海洋抑或沙漠,平原抑或丘陵,盐碱地上抑或高山之中,都有他奔波的身影。年过八旬的他也是年轻的“80后”:考驾照后亲自开车,仪器试验缺陷显现后立马重新改善,仪器投入使用中发现不足再继续改进……
科学探索,永远在路上。
何继善院士开启一个长达十余年的理论与实践结合的跋涉:用“广域电磁法”理论研制仪器。
“广域电磁法”,为地球物理勘查提供了全新手段。他提出了频率域电磁法全区电阻率的定义和算法,构建了包括三维电磁场全波形数据采集、分析、处理和信号提取、三维电磁场张量的全波形正反演理论技术体系,成功研制了广域电磁法的仪器和装备,并在油气勘查、固体矿产勘探、工程勘察等领域应用,取得了突出的地质效果和经济效益,为电磁勘探开辟了崭新的研究领域。
> 何继善院士(左)在株树桥水库
(1998年)
这是一场自筹经费艰苦环境下的初步尝试!2007年的冬天,在内蒙古室外温度低至零下20摄氏度的环境下,年过七旬的何继善院士,自掏腰包带着团队在大庆油田区块上,在天寒地冻里开展油气勘探初步试验。
这是一场打破了欧美仪器的神话的“擂台赛”!在已知地质资料的情况下,对国内外电磁法探测仪器有效性进行对比。包括美国、加拿大、德国等国的电磁法仪器参赛,均告输。何继善院士的广域电磁法所用电流仅为欧美‘先进’仪器的1/5,却轻松地测到了有效数据,打破了欧美仪器的神话。
这是一种“想好了就去做”的科学探索!尽管何继善院士有无数的发明,但他却从来没有想过要先立项、申请科研经费。20世纪70年代初期,何继善院士开始激电法研究,并在80年代初期正式提出双频道激发极化法,后来又发展成为以多频为特色的伪随机地电场理论。他提出双频激电法后,要研制双频激电仪,并没有得到相关的资助,而是靠他生产的电阻自动刻槽仪、电容测试仪等积累资金和电子元件完成科研样机的研制。双频激电法经过多年的发展,形成了系列产品,包括“SQ-5双频道轻便型激电仪”“DQ-1000大深度双频激电仪”“WSJ-3伪随机信号激电仪”等,成为了金属矿勘探和工程探测利器,双频激电法已经发展成为激电中的一个成熟的独立方法。
他创立伪随机信号电磁法。伪随机信号一次供电,便可以完成所有频率的测量,具有快速、高效、电源利用率高、仪器轻便、抗干扰能力强、相对观测精度高、异常可靠等优点,为中国生产矿山深边部隐伏资源的勘探和西部中高山区的资源勘探提供了一种轻便、快速、观测精度高的新方法和一种异常源性质快速评价的新技术和评价指标。这是由中国人发明的、在广袤的中国大地上应用的电磁勘探方法。
“堤坝管涌渗漏探测仪”也是何继善自费研究出来的成果。他根据电流场和水流场的相似性,创立了高分辨率检测堤坝管涌渗漏入水口的“流场法”,并由此研制出世界上第一台“堤坝管涌渗漏探测仪”。此后,这套仪器在全国准确地测定了上百处江堤管涌和20多个水库大坝渗漏点。十几年来,何继善和他的科技小组,带着“堤坝管涌渗漏探测仪”,先后到湖南、湖北、江西、广东、海南、江苏、福建、四川、山东等十多个省份,为当地堤坝探测管涌。他觉得:科学家挺直胸膛,撑起中国的脊梁,有责任为人民排忧解难。
多才多艺 内外兼修
何继善院士多才多艺,他常说:“有人生活的地方就有文化。”作为一位繁忙的科学家,他充分利用出差在飞机上的时间,十年磨一剑,翻译飞虎队成员唐纳德·洛佩兹身经百战、屡建奇功的自传体写实小说《虎口拔牙》,并于2008年7月由解放军出版社出版。
> 何继善院士在个人书法展留影
何继善院士用对一山一水、一石一树、一花一草的无疆大爱,去倾听地球的窃窃私语,去解读地下宝藏;他也试着通过笔法、章法、墨法、笔势等变化的书法艺术丰富头脑,提高素养,“笼天地于形内,挫万物于笔端”,寻求科学与人文的融合。他曾戴着老花镜,花费整整两天,书写150幅字,为“六一”儿童节前来拜访交流的小学生们每人题写一幅立志箴言,传递自己对科技创新的无尽热爱与爱国情怀。他经常有书法展,国内国外皆有。就在2018年底,84岁的他专门举办了一次较大型、很有影响的一次个人书法展。
> 何继善院士与小朋友过儿童节剪影
他用手中这杆陪伴日久的毛笔,写出来的不仅是字,是他走进地球科学殿堂、为地球“号脉”的时光,是他在艰苦生活磨练中变得更加沉稳执着的心态,是他刻苦钻研科学技术、内外兼修的人文融合之花!
作者: 本刊编辑部
编辑: 胡 勇
排版: 何陈临秋
审核: 刁淑娟
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