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领先一步的追求——记陈颙院士

【编者按】陈颙,祖籍江苏宿迁,1942年出生于四川重庆。1960年毕业于北京师大附中。地球物理学家,中国科学院、第三世界科学院院士。曾任中国地球物理所所长,中国地震局副局长。

少年时期

成就的取得离不开年轻时期打下的良好科学基础,良好的家庭教育环境、许多终生难忘的好老师好朋友唤起了陈颙对科学的兴趣,并使这种兴趣保持下去。

首先给陈颙留下深刻印象的是父亲。他的父亲毕业于当时的国立大学,此后,一直教了55年的数学课。父亲是陈颙的启蒙老师,他对陈颙的教育方式很独特。而陈颙对自然科学的兴趣,尤其是年少时对数学的热爱以及扎实的数理基础大都得益于父亲那随意却又独特的教育。上中学时每逢周末回家,父亲总是笑眯眯地从抽斗中拿出一页划了几行字的纸,对他说,这里有两道数学题,我解不出,你拿去看看吧。每逢这时,陈颙总是欣然领命,默默地走到另一间屋子里,关上房门,静静思索。时间在悄然流逝……当再次走出房门交出答卷的时候,他总能隐隐地感觉到父亲慈爱的眼光里流露着一种满意。若干年后,陈颙渐渐知晓这些题目都出自历届国际奥林匹克数学竞赛试题。很难定量计算出陈颙从父亲的这种教育方式中获得了怎样的收益,但可以确定的是陈颙对知识的运用能力在这种方式下得以一天天增强,对问题的思维方式也在日益拓宽、成熟。有时陈颙不得不放弃思考问题的常规方法,转而求助于各种新奇、逆向或极端的非常规思维方式。这对于多年以后研究简化地震灾害模型等问题大有裨益。陈颙与父亲之间的“数学游戏”一直持续了多年,而陈颙对数学的兴趣也与日俱增。

从父亲的身上,陈颙学会了敬业,学会了严谨,也学会了正直。然而,在他一生中还有一位他无法忘怀的人,尽管她没有进过正式的学堂,没有留下只言片语的作品,却给我留下了一本厚厚的无字的人生之书,那就是他的外祖母。

外祖母是传统中国女性的缩影。在那个战乱年代里,外祖母和陈颙相依为命。为了维持生计,她每日起早贪黑磨豆浆,挑着重重的担子沿街叫卖。60年代初的困难时期,为能让孩子们能多吃一些,长好身体,她总是在吃饭时借口吃过了,然后看着几个小辈贪吃的样子微笑。直到有一天晚上帮助外祖母烫脚时,陈颙才突然发现她已经骨瘦如柴,弱不堪言了。陈颙一头扑到她的怀里哭了,外祖母也哭了。那一刻,陈颙真正理解了外祖母,我突然间读懂了多年来她一成不变的眼光里寄予的期望和默默的、无怨无悔的奉献。

除了良好的家庭教育环境之外,优秀的学校教育也为陈颙日后的成功打下了坚实的基础。1950年陈颙随父母迁居到北京,年仅8岁的他凭着一股“初生牛犊不怕虎”的劲儿,独自一人为自己的“前程”奔波起来,径直闯入师大附小校门,通过了测试后,正式成为一名新生。几年后,陈颙又因为成绩优异免试升入师大附中。

天底下的所有学生都有一个共性——怕考试。说到考试,有一件小事让陈颙记忆犹新。与小学相比,附中的特点表现在对学生的严格管理上。那时学校每周都有一次考试。初二的某次物理考试题目只有一道:“从行走的汽车上横向抛出一只皮球,问站在路面上观看这只球的运动轨迹如何?”分数出来后,陈颙破天荒地拿了个不及格,这是他学生生涯中的第一次,也是最后一次的不及格。从那以后,陈颙变成了一个爱动脑筋、爱动手、努力学习的人。

1957年,陈颙升入高中部。当时全国上下正在进行反右运动,学校正常的教学秩序被打乱,而陈颙却借此机会自学完了高中三年的数学和物理课程。尽管对于内容的理解与掌握只是粗浅的,但其中的主要概念与方法却已在脑海中留下了印记,这对以后的学习有很大帮助。高中三年级时,陈颙被选为老师的任课助手,常常利用业余的时间为同学们答疑,其间最妙的感觉莫过于找到“一题多解”后的喜悦。33年后,一位同事开玩笑地拿出一份1990年的高考数学和物理试题,陈颙竟不费力地解答出来。回过头再想想,若不是当初主动学知识,而只是机械地死记硬背,恐怕表现出来的不再会是此刻的从容了。

人生有涯,而知识的海洋则是无穷无尽的。对知识的精确掌握固然是重要的,但更重要的是明了如何学习,总结出一套适合自己特点的学习方法,这将会终生受用。在师大附中的学习期间,陈颙摸索出了一套学习知识的方法,这种方法一直沿用至今。概括起来只有两句话:学习靠自己,自我为主,老师为辅;学习要有动力和浓厚的兴趣。

1960年,陈颙参加了高考,以名列北京市前茅的成绩如愿以偿地迈进了中国科技大学的校门,开始了人生历程中又一个关键时期。在此期间,他有幸能够聆听著名的地球物理学家傅承义先生、著名的物理学家严济慈教授的授课,更有幸地到傅承义老师亲自指导做毕业论文。他们不但学识渊博、治学严谨,而且为人正直、关心后辈,对陈颙的一生产生了深深的影响。

投身科研

1965年大学毕业后,陈颙一直从事地震学和实验岩石物理学研究工作。20世纪六七十年代在我国地震史上可谓是一段不寻常的日子。这期间中国大陆发生了多次6、7级地震,不少还发生在人口密集的大、中城市里。1966年,河北邢台发生强烈地震,陈颙受中国科学院地球物理研究所的派遣,前往邢台震中区进行现场工作。没曾料到这一干就是5年——整整5年的野外观测。野外观测十分辛苦,除了东奔西跑之外,最困难的是交流,往往几天、半个月里只有两个人作伴,若伙伴有事告假,他便只能整天与地震图和各种仪器为伴。

两个特殊原因决定了他必须要这么做:第一,什么样的地球物理观测对于地震预报研究最为有效?早在1887年我国在台北就已经有了中国近代最早的地震仪器记录(并不比国外的地震记录晚很多);1930年李善邦先生在北京鹫峰建立了中国人设置的第一个震台站,但中国学者正式注重地震问题的研究却是始于几次惨重代价之后。没有人能有理有据地回答这个问题。当时采用了一个简单的解决方案:既然无从选择,就统统试一试。不论是地电、地磁、地应力场、重力异常等,还是水化学、水文地质等较为科学的手段,甚至普通老百姓提供的猫、狗、蛇等动物的古怪行为,以及“地光”、水井等异常征兆也都被一一记载入案。第二,正逢文文革“抓革命,促生产”之时,陈颙随同少数人来到邢台地震现场“促生产”。坐在车上,头顶着一片灰蒙蒙的天,他们来到了破坏最为严重的震中现场。没有更多的言语,死一样的沉寂笼罩着每个人,我们的心中都被一种震撼冲击着,生命的悲剧由于我们的无能为力越显沉痛。我们必须做点什么,但又从哪儿开始呢?大学五年的课程一直是在纸上进行着操练演习,与真真切切的现场完全是两码事——没有窗明几净的教室和循循善诱的好老师,只有满目废墟与幸存者。陈颙从简单的仪器操作开始,大胆摆弄起各种地震仪器,坏了就先小心地从里到外检查一番,然后再拆拆补补,卸卸装装;开心的时刻莫过于让一台仪器起死回生,看着它在地震现场再度大显身手。现场资料的处理和结果的分析大都在结束了一天的测量之后进行,窝在小小的野外帐篷里,沉浸在铅笔与计算尺的交替运算中,其中的乐趣让至今还久久回味。

地震之后的现场几乎见不到一栋完整挺立的建筑物,更为恼人的是余震接二连三地发生,其间也不乏几次强烈的震动。我们就自己动手用土坯塔起简陋的矮小的房屋,时不时长吟道“山不在高,有仙则灵……斯是陋室,唯吾德馨”。就是在这样艰苦的条件下,1968年,陈颙与妻子杨杰英结婚了。杨杰英是原来陈颙在北京时的邻居,从小一起戏耍,一起长大。那时她在北京已是“工人宣传队”的一名成员,本该与陈颙这类反动学术权威的儿子划清界限的,别的人都“退避三舍”而惟恐不及,独她虽为一女子,却以惊人的勇气在这个非常的时期给予了陈颙莫大的信任、关怀与支持。30多年以来,妻子一直在默默中奉献,无怨无悔地承担种种不幸与挫折。

5年艰苦的野外工作磨练了陈颙的意志,也促成了他与地震科学的不解之缘。陈颙逐渐认识到地震领域是科学上的一块尚未开垦的处女地,它的进展状态将在很大程度上代表人类征服自然、改造自然的能力。在地震这种毁灭性灾害的面前,人类显得太过渺小。慌乱与无助似乎不应该成为这个时代的主旋律,我们总得做点什么,即使微小,也可以涓涓成河。陈颙决定将自己毕生的精力投入在这片荒地的开垦上。至今30余载了,仍在不知疲倦地履行着自己的诺言。

硕果累累

历经多年的艰苦努力和辛勤耕耘,陈颙在地震灾害领域里的研究取得了非常可喜的成绩,为地震灾害学的建设发展做出了自己的贡献。在我国实验地球物理领域内,陈颙院士最早开拓发展了岩石物理实验研究,他发现的岩石热开裂现象已被应用于核电站的安全性监测。他关于岩石受热开裂的研究,已被国际上用来研究核废料处理的热应力问题;他提出的“图像动力学”作为研究地震过程的新方向,通过分形几何学及混沌动力学建立多维离散模型,进行地震预测,并将地震学与工程科学和经济学结合在一起,首次编辑了全球地震危险性和全球地震灾害预测图,该图应用范围广泛,现已被联合国等机构用于减灾规划。

他曾先后担任国家地震局地球物理所所长、国家地震局副局长、国家地震预报和地震灾害委员会主席,国际地震中心执行董事;1993年当选为中国科学院院士;2000年当选为第三世界科学院院士;1998年获得何梁何利科技进步奖。

陈颙认为,对于一个基础研究工作者,首先不是如何把自己的成果做得体面、漂亮,向人们展示,而是要有很好的“idea”,即一些有价值、有意义的想法。思想的火花永远不会过时,它总是崭新和富有生命力的。

人才培养

1978年,科学的春风吹遍祖国大地,中国科学院研究生院破土出芽,并招收了第一批研究生。36岁的陈颙研究员,作为一名兼职教授,满怀热情地站在研究生院的讲台上,开设了他的第一门课程。二十多年过去了,陈颙教授先后在研究生院开设了6门课程,正式出版了三本教材,是研究生院教师中开课最多的导师。无论是在担任国家地震局副局长等行政职务工作异常繁忙的时候,还是当选为中国科学院院士后,他都没有放弃教学工作,仍然作为一名教师,在讲台上、在实验室中挥洒着激情和汗水,默默地耕耘在研究生教育这片土地上。经过多年的教学实践,陈颙摸索出一整套行之有效的教学方法,为我国的地学研究生培养做出了突出的贡献:

“重视实验课程,提高学生实验技能” 给第一届研究生上课时,陈教授要求同时开两门课,一门是“岩石力学”理论课,另一门是“实验岩石力学”。在教学过程中,他不仅传授系统的理论知识,还要求学生直接到位于三里河的实验室做实验,掌握实验方法。

当时,研究生院的院址在林学院院内,学生到外边做实验较远,不好组织,加之“文革”后刚恢复招生,大家都比较重视课堂教学,对实验技能有所忽略。但是,陈颙教授坚持让学生通过实施实验方案了解岩石力学的实验设备,使研究生掌握岩石破裂机制的电学、声学、光学等测量方法,并根据自己十多年的实验经验,提出具体注意事项,直接指导学生提高从事科学研究的实验技能。

他还把地学教研室的主任和教学秘书请到三里河实验室,亲自演示从制作岩石样品到测出各种数据的全过程以及具体的机器操作,以此引起教研室领导对实验课的重视。

陈教授的实验教学取得了明显的成效,许多学过此课的研究生,回所后都能够直接从事科学研究,受到导师和所里的好评。1987年,研究生院首次进行优秀课程的评选,陈教授的“实验岩石力学”课程获得优秀课程奖。

“将最新成果引入课堂,拓宽学生视野” 1985年,陈教授增开了第三门课程“新技术在地球科学中的应用”。80年代初,研究生院实验设备很少,学生在所里上“实验岩石力学”课,第一次用到伺服控制压机控制岩石的破裂,第一次见到岩样的变形速率是由计算机给定的,面对先进的自动控制仪器设备,学生都惊叹起来。看到此情景,陈老师萌发了开设新技术应用课程的想法。之后,他亲自主讲了“CT技术、深钻技术与测震技术”;同时,他还邀请科研一线的专家讲了“空间技术的应用”、“地壳形变测量”、“地球物理探测”、“计算机的应用”、“新年代学”、“高温高压技术”、“地球化学新技术”等讲座。

在课堂上讲授完理论课后,他要求学生直接到位于白家疃的国家地震基准台站实习,亲自了解新技术在地震台站网的应用,亲眼目睹我国基准台站的数据应用于地震预报、预测。

短短60学时的课程,不仅使学生对新技术在地震台站台网和地球科学中的应用有了广泛的认识,而且对于他们后来的科学研究生涯也产生了长远的影响。一位1985年学过该课的学生,虽然已经出国并从事另外的专业工作,但仍然对当年学过的这门课印象深刻。他说,这门课程真正是大师开的课,站得高,望得远,老师的学术思想前卫,有的内容甚至是他出国后国外也才开始关注。这样的课才称得上是真正意义上的研究生应学的课。

“追踪国际前沿,发掘新的教学生长点” 陈教授不仅注重对学生实践能力的培养,而且非常重视新知识和新信息的传播,在不断追踪科学前沿的同时,寻找新的教学点,开设新课。

1982年分形应用于生态学和物理学,1989年我国召开第一届全国分行理论及应用学术讨论会。同年,他在研究生院首开关于分形、混沌动力学的讲座课程,之后连续六年开设了“分形几何学”、“混沌动力学预测问题”课程。

在课堂上,他引导学生讨论研究复杂的地学现象,探讨应用的可能,从而解决地学中的有关地震预报、各种灾害预报的预测问题,大大激活了研究生探讨未知世界的兴趣与潜能。

1993年中国国家自然科学基金申请中,首次列出了“分形论及其应用”的研究内容,陈教授及时把这一重要动态告知研究生,实现了课堂教学内容与前沿研究项目之间的零距离。1998年,他编著出版了教材《分形几何学》。如今,分形几何已与传统的欧氏几何学一样,成为探索大自然奥秘的新的思想和新的方法。该研究领域的科研队伍不断壮大,新的成果不断出现,陈教授成为了这一领域许多研究人员的启蒙老师。

二十多年来,陈颙教授一直活跃在研究生院的讲台上,有上千名研究生听过他的课,跟随他去过野外的地震台站台网。现在,他仍然在不断地探索着新的教学生长点,准备开设新的课程。

(根据http://www.sqzx.cn中 《宿迁籍中国科学院院士陈颙先生自述》,中华民族精神网《领先一步的追求》,林秋雁《在讲台上挥洒激情——记陈颙院士》等文综合编写。)