給地球“做CT”

2019-08-08 18:10:32 科學之友2019年7期

謝櫻 胡喆

他沒讀完高中,當過4年礦工,全靠自學考上大學;爲了做實驗,他變賣過自己的衣物,籌錢買電子元件;爲了實地檢測,他帶著自制儀器,和學生們幾乎攀遍了祖國的崇山峻嶺;勘探中,風餐露宿是常態,由此他患上了嚴重的胃病,如今年過八旬卻從不停止探索的腳步……

在2019年國家科學技術獎勵大會上,中南大學教授、中國工程院院士何繼善創立的大深度高精度廣域電磁勘探技術與裝備榮獲國家技術發明獎一等獎。

“礦工院士”的創新奇迹

童年時期親眼看見過日軍飛機對家鄉的轟炸,青少年時期因戰爭舉家顛沛流離,熱愛學習的何繼善在曆經坎坷中不斷失學、複課再失學。高中都沒讀完的他,迫于生計當起了礦工,卻仍不忘堅持自學。

那時候,礦上沒有電,只能點電石燈。電石中往往含有雜質,産生的乙炔氣體不純,臭氣難聞。每次下礦之後,何繼善就在這臭氣難聞的環境中埋頭苦讀,常常被熏得眼淚直流。

參加工作後,何繼善便背著背包,在廣西、雲南、貴州等地的崇山峻嶺調查地質礦産資源。在貴州桑朗,地質隊的一台“電子自動補償儀”出了故障,無人能修,何繼善利用自己業余時間研究雙頻激電的思路,憑著手上的一個萬用表、一把螺絲刀,玩魔術般地把儀器給修好了。

“在那個年代,誰都不敢說自己的成果好,更不敢說國外的研究不對。”何繼善說。

直到1978年,湖南代表團得到了一張無人認領的獎狀——“電阻率法消除異常幹擾研究”獲得全國科學大會“成果獎”。找了半天,才找到獎項主人就是何繼善。他說:“那一刻,我覺得自己的研究終于得到了認可。國家最終還是會重視真正潛心搞研究的人。”

出身礦工的何繼善總是在思考,如何用先進的儀器探測地下資源?100年前,美國工程師曾提出電磁感應法並獲得專利,但因電磁波向地下傳播方程的求解極其複雜,國際上都不得不采用近似公式作定量解釋。這種處理方法使得勘測深度小、精度低,且抗幹擾能力不強。

沒有任何科研經費支持,何繼善一頭紮進了浩瀚的數據計算中,這一算便是數十年。2005年,何繼善終于正式提出精確求解地下電磁波方程的“廣域電磁法”。這一成果世界領先,技術與裝備能探測地表以下數千米。

打破歐美儀器神話

理論並不只是用來發論文、搞講座的,爲了真正做到“知行合一、經世致用”,何繼善又開始了一個長達10余年的科研跋涉:用這一理論研制儀器。

這是個不斷完善、永無止境的漫長過程,已84歲的何繼善如今仍十分“挑剔”:儀器使用環境的複雜多變,設備的缺陷顯現,重新改進投入使用,發現不足再繼續改進……

60多年來,無論是寬廣的平原、浩渺的海洋、無垠的沙漠,還是荒無人煙的鹽堿地,都有何繼善奔波的身影:“我們搞地球物理的人,取得的成績都是靠跑出來的。”

“我永遠忘不了2007年的冬天,內蒙古室外溫度低至–20 ℃。73歲的何院士,自掏腰包帶著我們在大慶油田區塊上,在天寒地凍裏開展勘探石油氣初步試驗。”團隊成員、中南大學副教授甕晶波說。

一次,一場“擂台賽”中,在已知地質資料的情況下,對國內外電磁法探測儀器有效性進行對比。包括美國、加拿大、德國等國家的電磁法儀器參賽,均宣告失敗。

“我們的廣域電磁法所用電流僅爲歐美‘先進儀器的五分之一,卻輕松地測到了有效數據,打破了歐美儀器的神話。”何繼善揚眉吐氣。

爲人民排憂解難

“想好了就去做”被人稱爲“何氏風格”,何繼善說:“只要留心自己身邊熟悉的事物,善于發現問題,到處都能有創新。”

何繼善有無數的發明,但卻從來沒有想過要先立項、申請科研經費。

“堤壩管湧滲漏探測儀”就是他自費研究出來的成果。1998年,身在巴西學術訪問的何繼善,在電視上看到國內洪水肆虐,心痛不已。潰堤是汛期的最大災害,而管湧是導致潰堤的“第一殺手”。

回國後,他根據電流場和水流場的相似性,創立了高分辨率檢測堤壩管湧滲漏入水口的“流場法”,並由此研制出世界上第一台“堤壩管湧滲漏探測儀”。此後,這套儀器在全國准確測定了上百處江堤管湧和20多個水庫大壩滲漏點。

其實,以何繼善在科研領域的地位和影響力,他要申請立項經費,是輕而易舉的事情。而何繼善卻覺得:“沒有人要我們做,也沒有人給錢。但我們有責任,科學家有義務爲人民排憂解難。”

“小時候,我們渺小,別人強大,祖國飽受欺淩;眼下,許多人總認爲外國的月亮比較圓,科學界也總有人幻想全盤照抄、照搬西方的那一套……中國科學家就應該挺起胸膛,撐起中國的脊梁、民族的富強。”何繼善說。