在地球物理的国度里,他创立和发展了“何氏风格”的理论、方法与观测系统,以寻找隐伏矿藏,科学地防洪减灾 何继善:给地球“号脉”的人
地球物理学家、中国工程院院士、中南大学教授何继善。翁晶波 摄 ■本报记者 阳锡叶 李伦娥 通讯员 李松 周科际 知了在林间不知疲倦地唱着歌,中南大学林荫道上,一片清凉。 湖南长沙,岳麓山下。身着短衣短裤,手提电脑包,从教学楼旁一条小道上轻轻踱来,年近八旬的何继善,智慧儒雅,依然风度翩翩,与记者20多年前见到的他,几无区别。 握手,轻声问好,跟在他身后,上楼,他亲自按电梯,打开会议室的门,然后招呼我们坐下。整整两个半小时的聊天,让人沉浸在他的故事里,恍惚间会忘了他近八旬高龄。 在他背后,是某国的矿产分布图。 那也是至今,何继善每年仍然要去一个多月的地方。 美国著名地球物理学家弗兰克·莫里森说,在地球物理学界,既懂方法原理,又懂研制仪器的,世界上只有两个人,何继善是其中一个。
何继善(左二)在大庆油田探测 从矿工队伍里走出来的科学家 1934年9月,何继善出生在湖南省浏阳市大围山脚下一个叫桥亭的小山村。 在他儿时的记忆中,刻入骨髓的就是“躲飞机”。母亲拉着他,随着逃难的人群往南逃去,匍匐在田埂旁,机枪子弹在身边呼啸着…… 长沙沦陷,衡阳失守,侵略者的炸弹也追到了湘南。何继善至今还清晰地记得,每次空袭,躲进山沟,语文老师用瘦金体在黑板上奋笔写下“还我河山”四个大字的情景。 新田、宁远、长沙……在颠沛流离中,何继善度过了他的少年时代,断断续续地读完小学、初中。逃难、饥饿、居无定所,砍柴、挑脚之类的力气活,少年时他全都干过,然而,最令他痛苦的,还是失学。 1949年,何继善正在长沙读高一,那时整个国民经济濒临崩溃,物价飞涨。父亲从宁远县给他寄来的学费是国民党发行的钞票,两三天后,就贬值20%了。学校不收钞票,要以米充数,而当时的米店只收银元。长沙南门口一带有兑换银元的黄牛党,价格高得吓人,兑换之后,一个学期的学费就只够读半个学期。 何继善在长沙读了一年书,食堂门口就无情地贴了一张白纸:何继善从某月某日起停课停餐。在这张白纸名单前,何继善站了很久,然后默默地离开了。他失学了。 然而,好学的何继善从不停步。 1949年,湖南解放。1952年,他进入湖南省茶陵县一个钨矿工作。由于亲身体验到爬坑道取砂样的困苦,何继善立志要寻找一条勘探地下宝藏的新途径,从此,他与勘探矿产结下了不解之缘。 那时,矿工虽然工作艰苦,但工资待遇却高出一般人一大截。不过,何继善并不满足于只做一个矿工。“那时的我很想上学,非常愿意钻研,并开始阅读很多书,但是在阅读的过程中,有很多文章我都读不懂。”何继善说。 何继善强烈渴望自己能接触到更多有用的知识,他找到了一套教材,开始了全面的自学,先后读完了初中、高中的所有课本,还自学了大学普通化学和分析化学。 那时候,矿上没有电,只能点电石灯,电石灯就是利用电石与水反应,生成乙炔,点燃以后乙炔燃烧发光。由于电石中往往含有杂质,导致产生的乙炔气体不纯,臭气难闻。每次下矿之后,何继善就在这臭气难闻的环境中埋头苦读,常常被熏得眼泪直流。 在这个过程中,何继善发现了一些新的分析方法和改进办法,并于1954年在《化学通报》上发表了一篇名叫《改进启普式气体装置》的小论文,这是他人生中的第一篇论文。论文发表后,何继善高兴了好长一段时间,“同仪器打了一辈子交道,那篇文章应该说是第一块基石,还得了20元稿费,这对当时的我来说可是一笔不小的数目。” 在矿上,人人都知道有这么一个喜欢打着赤膊看书的瘦高小伙子,人人都对这个“知识分子”非常关心。何继善说,那时候,20多个人住一间工棚,三四个人围着一个脚盆抹澡,一起在食堂吃饭,矿工兄弟之间非常和谐,每次做实验来晚了,大家都会替他打饭,放在那里。 1956年,在“向科学技术进军”的号召下,何继善依靠自学,考上了长春地质学院。当年参加高考,由于高中没有毕业,矿里给他开了同等学力证明。记者采访时,何继善略一沉思说:“不知道现在还能否做到?” 刚进大学,何继善成绩并不咋样,俄语更是从未学过,唯独化学获得“免修”,他利用化学课的时间恶补俄语和其他课程,4年后,他成为全年级唯一各科全优的学生。 许多年后,何继善成为了著名的地球物理学家。可每当何继善回忆大学生活的时候,他总是满怀深情地说:“是矿里资助我上学的,我永远忘不了那些矿工兄弟们。”
何继善(左一)在国外探测 文革中的“学究派” 30年后的1986年3月,在美国亚利桑纳大学的讲台上,已经52岁的何继善用十分流利的英语向在座的各国专家介绍一种地球物理勘探新方法——“双频激电法”。这是他潜心研究20余年的成果第一次在国际上亮相。 何继善以他自信的微笑、坚实的功底、严密和流利的答辩,赢得了阵阵掌声。被人称为“变频法之父”的世界著名地球物理学家维特教授,钦佩地对何继善说:“教授先生,您的论文对我启发太大了,您的答问思路敏捷、论证严谨,令我佩服。我们落后了,中国在这方面已超过了我们。” 从此,何继善声名远播,美国、瑞典、加拿大、俄罗斯、日本、香港等国家和地区的一些大学、研究所和实验室里,都先后留下了他考察、讲学的足迹。 对于一朝成名,何继善却告诉记者:“由于历史原因,我做了17年的助教,一路坎坷过来,可以说我是花了50多年时间取得了成绩,所以也谈不上自豪。现在的你们将来肯定会比我更早出成绩,肯定会比我更优秀。” “双频激电法”是何继善大学时代就已经萌发的想法,让人惊讶的是成形于“文革”时期。简单来说,就是将两种频率的电流同时输入地下,同时测量两种频率的电流形成的电位、振幅等。这样,不同矿产与岩石就鉴别出来了。 1960年大学毕业后,何继善被分配到中南矿冶学院(现中南大学)地质系任教。磁法、电法、重力……青年助教何继善,能教会学生怎样为地球做“CT”,却无法探测风云变幻的时局,“文革”来了。 何继善无可幸免地成为“走白专道路”的典型。令人厌倦的学习、开会、游行、“文攻武卫”,在这成年后最为“浪费”的几年里,他甚至学会了养蜂。 不过,何继善实际上并没有太“浪费”。“复课闹革命”后,其他老师都不敢上课,只有何继善一个人敢。他夹着自己用蜡纸刻成的教材,从第一节课上到下午第八节课,而且一个人教了重力、磁法等好几门课程。“我就是天天学毛主席语录,别人也不会认为我‘又红又专’。”何继善笑着说。 中南大学博士生导师温佩琳说,“文革”中,大家都不敢搞业务,何继善却带着书本跑到岳麓山上的隐蔽处,或者干脆到农村的渠旁、田埂上去学习。有时躲在实验室里一边做实验,一边计算和分析。因此,在十年动乱中,他被师生们列为为数不多的“学究派”,也因此,何继善被大家叫做“何霸蛮”。 “文革”后期,何继善找了个收集资料的理由,与同系教师张宗岭一道,背个背包,在广西、云南、四川、陕西、贵州的崇山峻岭,开展矿产资源调查。 他走到了学术发展的一个重要节点。 在贵州桑朗,当地地质队的一台“电子自动补偿仪”出了故障,无人能修,何继善一眼就看出了问题所在。当时谁也不敢修,万一修不好,就会被扣上破坏“抓革命,促生产”的帽子。何继善说,我不怕,我来修。 那时,他身边只有一个万用表、一把螺丝刀,可竟然把仪器给弄好了,这让工作队的人很服气,还把仪器交给他使用。何继善有了操作仪器的机会,就偷偷实验自己的“双频激电”的想法。后来在找矿、找油、找水中累计创经济效益千亿元的“双频激电法”,就是在这大山深处,完成了它第一次野外实战演练。 此后,他又来到云南个旧,那里的山很陡,云南冶金局在此探矿,正苦于无法解决地形因素对地电场分布的影响。何继善经过夜以继日的反复计算、实验、论证,提出点源场电阻率地形改正方法,取得突出效果,很快找到了锡矿。 有意思的是,1978年召开全国科学大会,何继善的“电阻率法消除异常干扰研究”获得全国科学大会奖。而这个大奖,却是由云南方面上报的,何继善本人根本不知情。直到湖南省召开科学大会,何继善领到奖章时才知晓。何继善感慨地对记者说:“那个时候,人的思想单纯,不会把别人的成果用在自己身上,在今天,恐怕很少有人能这样做了。” 1978年后,何继善迎来了科学的春天,在很短的时间里,他就撰写了7部著作和50多篇论文,还带领大家完成了50多个科研项目。1978年10月,他由助教评讲师时,评委惊讶地说:“你的材料比教授的还要丰富!” 此后,他先后研发出“晶体管自动补偿仪”、“交流电阻率仪”、“高精度电提取仪”、“双频道数字激电仪”、“大功率伪随机广域电磁仪”等一系列高技术含量、独具特色的仪器设备。 我国地勘部门采用何继善创立的“双频激电法”,在甘肃找到了金矿,河北找到了银矿,新疆发现了铅锌矿,还有胶东的金矿、安徽的铜矿、湖南的有色金属……据不完全统计,“双频激电法”已在全国29个省份推广应用,找到的金属矿产资源具潜在经济价值2000多亿元,运用“双频激电仪”寻找地下水的成功率在95%以上。 1994年5月,何继善当选中国工程院首批院士。此时,距他在云贵大山中进行双频激电的最初试验,恰好20年。
何继善在指导学生实验 深入骨髓的“何氏风格” 走进何继善的实验室,一台台老式收音机大小的探测仪器,整整齐齐摆放在玻璃柜里,让人印象深刻。 不过,其中一台名为磁激生骨仪的仪器很是另类。这是何继善生病住院的时候,意外想到的发明。 1981年,何继善因患颈椎病在长沙366医院(现为长沙武警医院)住院,当时医院里还住了很多骨折患者。有一天,医生拿来一篇英文文章和他讨论,文章里面提到,利用磁场可以治疗骨折。他当场就说,回去以后要做一台仪器送过来。这个随口说说的仪器,很快变成现实中的磁激生骨仪。很多人尤其是老年人骨折后,通过磁激生骨仪的磁场激发,骨芯愈合时间缩短了一半。这个仪器还获得了武警总部颁发的科技进步奖。 温佩琳说,这正是典型的何氏风格:做仪器,为的是实现一种思想、一种方法原理,“而且,什么东西到他手里,思路都会变上一变”。 上世纪70年代,何继善一家三口挤在学校的筒子楼里,只有30多平方米,夏天十分闷热。那时候,中国老百姓家刚出现电风扇,别人都是用风扇往自己身上吹,但温佩琳走到何继善家一看,却大吃一惊,何继善把电扇放在窗户上往外吹。 这是做什么,温佩琳十分纳闷。仔细一问,原来这是何继善把电扇当排气扇,把房间里的热气给吹走,这比吹在身上反而更凉快。温佩琳回家一试,效果果然不错。 上世纪80年代初,刚出现电热毯的时候,何继善到校外的商店里看了看,摸了摸,略一思考,点点头便走了,别人都不知道他有何意。何继善回到家,他就用电阻丝制作了好几个电热毯。 何继善的学生,博士生导师、中南大学地球科学与物理信息学院副院长柳建新说,何老师这个人,创新已经深入到他骨髓里去了,想到什么就要去做。 1998年,何继善在巴西进行学术访问时,在电视上看到国内洪水肆虐,心痛不已。溃堤是汛期的最大灾害,而管涌是导致溃堤的“第一杀手”。当时在国内,管涌探测几乎全靠人工拉网式沿堤巡查或派潜水员水下摸探,效率低,危险性大,结果也不精确。他跟同行的省科技厅厅长说:“回去以后我要解决这个问题。” 果然,回国后,他创立了一套探测堤坝管涌渗漏隐患的全新理论——“流场法”理论,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测定了110多处江堤管涌和20多个水库大坝渗漏点。2008年汶川地震之后,利用这种仪器,成功探测了德阳市的继光水库等3座高危险情水库9个渗漏进水口,为大坝除险发挥了重要作用。 小到用蜂蜜治病,大到勘探地球深处,一辈子,何继善的发明不断。无人直升机上的抗干扰磁力仪,压制了电磁感应耦合效应的大深度激电仪,都是何继善想到了就要去做出来的新发明。 柳建新说,何老师有无数的发明,但却从来没有想过要先立项,再向国家申请科研经费,“堤坝管涌渗漏探测仪”也是他自费弄出来的玩意。 到了晚年,何继善仍然雄心勃勃。今年,何继善已经80岁了,但他仍然行走在山区、荒漠戈壁或是盐碱滩,亲自指导勘探。近几年,他又提出了广域电磁法、伪随机信号电法等大深度电法勘探,其探测深度深达地下五六公里。 广域电磁法、伪随机信号电法能用于探测分布于地下4公里以下的火山岩油藏等特殊岩性油藏,能克服一般可控源电磁法的局限,用以探测煤矿的地下水及采空区的分布,提前加以工程治理,就能有效避免透水等事故的发生。 在记者采访时,最让何继善兴奋的是,现在他用广域电磁法对湖南丰富的页岩气资源进行探测,又为他赢得了“湖南页岩气之父”的称号。 “湖南省页岩气的地质资源量为10万亿立方米,可采资源量2.5万亿立方米。湖南每年消耗天然气10多亿立方米,页岩气可够湖南用几百年。”何继善声音高了几度说,他向湖南省提出了“气化湖南”的建议,省政府也已经写进了政府工作报告,“我们已经搞了5个区块,计划今年出气。” 何继善说,美国人已经突破了页岩气开发技术,2012年,他们的页岩气开采已经达到2000亿立方米,他们的能源已经自给,因此,他们能够从中东撤军,而我国页岩气开发才刚刚起步。我国除了有960万平方公里的陆地,更有473万平方公里的海洋,他十分期待我国深层能源的开发。 和地球打了一辈子交道,何继善说,相对地球半径来说,我们对地球的了解只有万分之一。他说,保护地球这种提法是可笑的,实际上是应该保护好人类生存环境,而地球资源,人类应该更好地去利用。
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