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| 何繼善：探深地萬(wàn)米 做“中國(guó)創(chuàng)造” |
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對(duì)中國(guó)工程院院士何繼善來(lái)說(shuō)，他的征途在廣闊卻隱秘的深地世界中。
過(guò)去60余年里，他致力于地球物理理論、方法與觀測(cè)儀器系統(tǒng)的研究，創(chuàng)立并發(fā)展了以雙頻激電法、偽隨機(jī)信號(hào)電法、擬合流場(chǎng)法和廣域電磁法為核心的地電場(chǎng)理論體系和相應(yīng)的系列儀器，為國(guó)家油氣勘探、深部找礦、地質(zhì)災(zāi)害防治、城市物探等提供了全新的技術(shù)手段。
這些領(lǐng)先世界的“中國(guó)創(chuàng)造”，在為國(guó)家資源安全提供技術(shù)保障的同時(shí)，也將能源自主權(quán)緊緊握在我們自己手中。
但談及過(guò)往工作，何繼善謙虛地說(shuō)“慚愧”。他認(rèn)為，做這些事是本分，是為國(guó)家需求而做。
如今耄耋之年的何繼善，仍然生活自律，關(guān)心國(guó)家大事，每天滿負(fù)荷工作。他還經(jīng)常吟詩(shī)作賦、揮毫潑墨。最近，他正在將住處的一間房改成模擬實(shí)驗(yàn)室，方便團(tuán)隊(duì)做研究。不過(guò)他說(shuō)，真正的實(shí)驗(yàn)室在廣袤的大地。
心懷大志 向往崇山峻嶺
因日軍侵略而顛沛流離的經(jīng)歷，讓年少時(shí)期的何繼善堅(jiān)定了努力讀書，改變國(guó)家積貧積弱面貌的決心，父母也十分重視他的教育問(wèn)題。奈何逃難和惡性通貨膨脹，迫使何繼善多次輟學(xué)。
1949年中華人民共和國(guó)成立，何繼善獲得了人生第一個(gè)工作機(jī)會(huì)。幾年后，國(guó)家實(shí)施第一個(gè)五年計(jì)劃，何繼善走到工業(yè)建設(shè)第一線，前往湘東的鎢礦當(dāng)化驗(yàn)員。
除了給礦場(chǎng)做化驗(yàn)，何繼善還化驗(yàn)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)隊(duì)送來(lái)的樣品，因此有機(jī)會(huì)聽(tīng)地質(zhì)隊(duì)隊(duì)員講述于崇山峻嶺間探索的精彩故事。這讓何繼善的心中充滿了向往，“感覺(jué)他們很神秘，很了不起”。
盡管上崗前參加了培訓(xùn)，但何繼善總覺(jué)得基礎(chǔ)薄弱，很多文章看不懂，對(duì)操作規(guī)程不太理解，盼望著“有繼續(xù)深造的機(jī)會(huì)”。
機(jī)會(huì)很快就來(lái)了。1956年，黨中央發(fā)出“向科學(xué)進(jìn)軍”的號(hào)召，同時(shí)號(hào)召具有條件的在職干部報(bào)考大學(xué)。組織部門本來(lái)聯(lián)系何繼善去中南礦冶學(xué)院（現(xiàn)中南大學(xué)）學(xué)習(xí)分析化學(xué)，但遺憾的是，這一年此專業(yè)并無(wú)招生計(jì)劃。
突然，地質(zhì)隊(duì)員們口中神秘的地下世界出現(xiàn)在何繼善腦海中，燃起了他更大的求知欲。于是，他報(bào)考了東北地質(zhì)學(xué)院（現(xiàn)已并入吉林大學(xué)）的物探系金屬物理勘探專業(yè)。畢業(yè)后，他被分配到中南礦冶學(xué)院地質(zhì)系任教。
從那時(shí)起，何繼善便開(kāi)始醉心于給地球“把脈”，翻山越嶺、風(fēng)餐露宿地做考察、搞實(shí)驗(yàn)。至今，他仍能細(xì)數(shù)為了做調(diào)查而闖入野外無(wú)人區(qū)的種種：懸崖邊蜿蜒崎嶇的山路、山腳穿背心山上套毛衣的溫差、只蘸一點(diǎn)辣椒和鹽巴調(diào)味的伙食……
實(shí)踐過(guò)程中，何繼善有了新的感悟，“發(fā)現(xiàn)我們和其他國(guó)家，在科學(xué)技術(shù)方面有不小的差距”。我們?nèi)绾文軌蛴^趕上？自己又能做什么？何繼善不斷思考著。
挑戰(zhàn)“權(quán)威” 設(shè)計(jì)符合國(guó)情的儀器
上世紀(jì)60年代后期，何繼善因重編教材需收集資料，到廣西、貴州、云南、四川、陜西等地開(kāi)展礦產(chǎn)資源調(diào)查。
當(dāng)時(shí)，雖然云南個(gè)舊錫礦資源十分豐富，但淺部已經(jīng)開(kāi)采殆盡，深部錫礦的探測(cè)工作也因地形陡峭崎嶇對(duì)電場(chǎng)的畸變而舉步維艱。當(dāng)時(shí)地方冶金局利用的“坐標(biāo)網(wǎng)轉(zhuǎn)換法”這一地形改正方法，并不能降低地形因素對(duì)地電場(chǎng)分布的影響，因此探測(cè)誤差很大。
坐標(biāo)網(wǎng)轉(zhuǎn)換法是從蘇聯(lián)引進(jìn)發(fā)展的，是一項(xiàng)全國(guó)推廣的成果。而在云南開(kāi)始研究后，何繼善發(fā)現(xiàn)，坐標(biāo)網(wǎng)轉(zhuǎn)換法的基本數(shù)學(xué)依據(jù)是“保角映射”，這是一種二維理論，但野外環(huán)境都是三維立體的。
在查閱資料并反復(fù)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)后，何繼善大膽提出了點(diǎn)源場(chǎng)電阻率地形改正方法，幫助當(dāng)?shù)睾芸煺业搅隋a礦，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)85%。“可以說(shuō)是奇跡了。”何繼善為此感到驕傲。
這件事也讓他意識(shí)到，電法探測(cè)儀器的設(shè)計(jì)和利用，不能盲目地實(shí)行“拿來(lái)主義”。“儀器本身凝聚了設(shè)計(jì)者的思考，它應(yīng)該符合國(guó)情，體現(xiàn)我們國(guó)家的特點(diǎn)。”
何繼善認(rèn)為，中國(guó)國(guó)土區(qū)域經(jīng)歷了多次大的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，礦產(chǎn)資源受到改造或破壞的程度大，導(dǎo)致探測(cè)難度大大增加。相比之下，國(guó)外地質(zhì)構(gòu)造沒(méi)那么復(fù)雜，所以他們提出的理論和技術(shù)在中國(guó)可能“水土不服”。
上世紀(jì)70年代，國(guó)外學(xué)者通過(guò)將電磁波曲面波方程簡(jiǎn)化為平面波方程，獲得了“視電阻率”參數(shù)的近似解，創(chuàng)立了人工源電磁法測(cè)定地下電阻率的“可控源音頻大地電磁法”（CSAMT法），至今仍被推崇。
但何繼善曾對(duì)此方法提出了質(zhì)疑。“西方學(xué)者聰明反被聰明誤，把曲面波看成近似平面波，方程簡(jiǎn)單多了，容易得出近似解，但探測(cè)深度和分辨率會(huì)受限。”何繼善分析道，隨著探測(cè)深度的加大，CSAMT法的公式誤差會(huì)迅速加大，其分辨率明顯降低。
為了實(shí)現(xiàn)更精細(xì)準(zhǔn)確的探測(cè)，為國(guó)家找到更優(yōu)質(zhì)的資源，何繼善開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)10余年的研究，并最終于2005年提出了精確求解地下電磁波方程的“廣域電磁法”。他還基于該理論研發(fā)出電磁探測(cè)成套裝備，為勘探工作提供科學(xué)支撐。
從應(yīng)用效果看，與CSAMT法相比，廣域電磁法將探測(cè)深度從1.5公里增加至8公里，而且在相同條件下，其收發(fā)距離和信號(hào)強(qiáng)度都遠(yuǎn)優(yōu)于CSAMT法。在何繼善看來(lái)，廣域電磁法“更具生命力”。
不計(jì)得失 做對(duì)國(guó)家有用的事
何繼善做研究有個(gè)習(xí)慣，在沒(méi)有完全把握之前，不立項(xiàng)，也不申請(qǐng)國(guó)家經(jīng)費(fèi)。
“不管是雙頻激電法還是廣域電磁法，我都是根據(jù)國(guó)家的需求去做的，但我沒(méi)有一開(kāi)始就向國(guó)家要錢。”他說(shuō)，怕萬(wàn)一失敗，造成浪費(fèi)。
廣域電磁法提出后，何繼善自籌經(jīng)費(fèi)，啟動(dòng)設(shè)備研發(fā)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)。2007年，他找到大慶油田相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，請(qǐng)求幫忙提供一塊深部情況已知的場(chǎng)地，對(duì)廣域電磁法進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)方欣然應(yīng)允。
那年冬天，何繼善和團(tuán)隊(duì)一起租住在場(chǎng)地附近的小旅館。低于零下20℃的天氣，旅館卻舍不得燒煤。大慶油田的同志們得知后，立刻送來(lái)了煤和棉大衣，這讓何繼善倍感溫暖。
最終，勘探油氣的試驗(yàn)取得成功，第一次證明了廣域電磁法的探測(cè)深度、分辨率以及各項(xiàng)指標(biāo)，為后續(xù)的推廣應(yīng)用工作打下了基礎(chǔ)。
雙頻激電儀的研制更是花費(fèi)了何繼善不少心血。他專門跑到上海買了包括集成電路在內(nèi)的5套器件，還請(qǐng)了來(lái)自黑龍江、甘肅、遼寧和云南搞維修的技術(shù)人員，專門制作儀器。
技術(shù)人員既不懂雙頻激電的原理，又不了解集成電路，何繼善只得給他們集中授課，一邊教一邊做。其實(shí)何繼善也是自學(xué)成才。大學(xué)期間，他只上了電子管相關(guān)課程，后來(lái)需要的晶體管和集成電路知識(shí)，都是自己翻書研讀掌握的。
大概過(guò)了一年，大家弄清了原理，做成了儀器。何繼善便讓他們帶著成果各自回到家鄉(xiāng)，進(jìn)行試用推廣，最終達(dá)到了預(yù)期的效果。何繼善很高興大家的付出沒(méi)有白費(fèi)。
“我的每一次設(shè)計(jì)發(fā)明，都是由相應(yīng)的理論、儀器、技術(shù)組成的體系。”何繼善說(shuō)，只提理論、發(fā)文章是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須根據(jù)理論設(shè)計(jì)儀器，還要形成一套技術(shù)規(guī)程，使之在工程中發(fā)揮作用。
做對(duì)國(guó)家有用的研究，何繼善向來(lái)不舍晝夜，不計(jì)成本。老驥伏櫪，志在深地萬(wàn)里。如今，這位年已九十的老人，關(guān)注著國(guó)家地?zé)豳Y源的合理開(kāi)發(fā)和利用。
“我國(guó)有3條儲(chǔ)能豐富的地?zé)釒�，資源豐富。地?zé)衢_(kāi)發(fā)相對(duì)來(lái)說(shuō)更經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、環(huán)保且安全，對(duì)保障國(guó)家能源安全有重要意義。”何繼善說(shuō)。近幾年，他指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)在東南沿海、云南等地區(qū)，進(jìn)行了地?zé)岱植嫉奶綔y(cè)和研究。
萬(wàn)事開(kāi)頭難。他盼望著盡快推進(jìn)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)，并早日實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，惠及千家萬(wàn)戶，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)添磚加瓦，為踐行“為國(guó)分憂，為民造福”的理念而不懈奮斗�！�
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2024年6月刊 封面)