於崇文:推动地球科学向精确科学发展

2022-05-30 10:48张璐
科学导报 2022年56期
关键词:崇文数理化复杂性

张璐

1、一次爬矿洞经历,和地质学结缘

1924年,於崇文出生于上海一个寻常人家,他的父母在纱厂工作,但十分注重对孩子兴趣的培养。少年时代的於崇文聪明机灵,做完功课后,他有大把可以自由支配的课外时间,种花、养鱼、打球……他还曾动手做了很多工具和玩具。

於崇文的中学时代恰逢时局动荡,但他仍然接受了科学技术与人文学科并重的基础教育,他饱览中外文学名著和社会科学书籍,开启了探究世界的好奇心。多年后,他曾和学生张德会一起到国外考察。张德会回忆,当时众人惊讶于於崇文一口标准的伦敦腔,那就是他在中学打下的扎实基础。

1943年,高中毕业后的於崇文离开上海市沦陷区,独自踏上了求学之路。途中,他在“中国零陵耐火砖厂”找到一份耐火黏土成分分析的工作。正是这份工作,为他今后持起地质锤埋下伏笔。

彼时,在湖南地质调查所工作的靳凤桐应砖厂之邀,勘查耐火黏土资源。他曾是北京大学地质系的早期毕业生,於崇文带着强烈的好奇心,跟随他一起爬矿洞、做检测。这段经历,让他对地质学产生了浓厚的兴趣。

1944年,於崇文考取了国立西南联合大学机械系,1946年,西南联大复员回迁,分成北京大学、清华大学和南开大学三所高校,全体学生可以自由填写志愿,於崇文填下了北大地质学系。北大系统的地质教学为他打开了通向地质科学的大门。

2、推动地质学从定性向定量发展

1950年,於崇文毕业留校任助教,1952年到新成立的北京地质学院任教。他在教学过程中认识到,发展地球科学必须走地球科学与基础学科相结合、多学科交叉融合之路。

於崇文最为人称道的贡献,是促进了地球科学从唯象科学向精确科学跨越。

中国地质大学(北京)退休教授张德会曾是於崇文的学生和同事。在他看来,这是於崇文给自己出的一道难题,将“简单”的问题复杂化。

“其实地球科学也并不简单。”他说,数理化学科有多年的积淀和深厚的理论基础,是精确科学,但地球科学起步较晚,且非常复杂。“自然科学六大基础学科是数理化天地生,‘地包含了其他五个学科的内容,比如要研究月球和火星,就要了解地质知识,数理化在地球科学中的应用非常广,说其复杂就源于此。”

不过,地球科学曾被认为是一种描绘性的科学。“得出的现象没有严格的数据支撑,所以有的人觉得地球科学并不是严谨的科学,是唯象科学”。

作为於崇文的学生和助手,中国地质大学(北京)教授龚庆杰说,於老师的科学追求就是推动地质学从定性描绘向定量表征发展,即从唯象科学向精确科学跨越。

於崇文致力于将基础自然科学、非线性科学及复杂性理论与地球科学相结合,开辟和发展了5个创新的学术领域——地质-地球化学中的多元分析、区域地球化学、成矿作用动力学、地质系统的复杂性以及成矿系统的复杂性。

“於老师系统提出了成矿作用动力学的理论体系和方法论,开拓了矿床成因研究的新领域。”龚庆杰举例,岩矿石元素含量的高低变化属于定性的描述。於老师提出成矿地质体中元素含量由本底含量和成矿过程中的叠加含量两部分组成,要研究成矿和勘查找矿就需要首先了解本底含量。目前研究中提出的地球化学背景值经验方程,就是元素本底含量的定量表征,这也是从唯象科学向精确科学的跨越。

在开展地球化学动力学实验研究时,於崇文还设计了岩芯式高温高压水岩反应装置、部分熔融区带提纯实验装置等。

“从科学研究来看,先生走的是一条鲜有人涉足困难重重的研究领域,但他乐此不疲。”张德会说,於老师的10部学术著作中,有5部是在70岁之前出版的,其余都是古稀之年以后出版的,特别是两部大部头书《地质系统的复杂性》和《矿床在混沌边缘分形生长》,每部都是上下两卷,总字数达到420万字,堪称对地质学和矿床学从复杂性视角进行再研究的鸿篇巨制。“先生不会用计算机,这么多字全部是他自己一笔一划写出来的。”

3、填补我国地球化学学科空白

20世纪50年代,於崇文在国内较早地开设了“地球化学”课程,填补了我国地球化学学科的空白,并主讲“结晶学”“矿物学”和“数学地质”等课程。当时,我国在教学内容和方法上向苏联学习,於崇文白天授课,晚上学习俄语,尽量将苏联的地质专业知识吸收到教学内容中。在刚开课的一年教学期间,於崇文常常通宵不眠,连夜写讲义。

在长达半个多世纪的教学实践中,他培养了大批优秀人才。科普博主、古生物学者邢立达在微博悼念他时称,“我们晚辈接触得少,是老师们的老师了”。

1991年,张德会考入中国地质大学(武汉)地球化学专业,师从於崇文在职攻读博士学位。他回忆,由于老师经常在北京,二人靠书信往来。当时北京文献资源之丰富,是武汉不可及的。每次他需要查文献时,都是於崇文帮忙查询复印,再认真地用红笔划线、圈重点、做批注,通过信件邮寄过去。“那种做学问的认真劲儿和严谨求实的精神,让我终身难忘。”

1998年,張德会来到北京工作,和於崇文一起共事。30年间,二人一起做项目、出野外。“我父亲也生于1924年,於先生之于我,如师如父。”他说,於崇文对地球科学问题的独到见解和深刻洞察,经常能给陷入困局的他以启迪。“先生勇于探索的精神更是时刻鞭策着我,使我丝毫不敢懈怠。”

於崇文心语

其实地球科学也并不简单,数理化学科有多年的积淀和深厚的理论基础,是精确科学,但地球科学起步较晚,且非常复杂。

自然科学六大基础学科是数理化天地生,“地”包含了其他五个学科的内容,比如要研究月球和火星,就要了解地质知识,数理化在地球科学中的应用非常广,说其复杂就源于此。

成矿地质体中元素含量由本底含量和成矿过程中的叠加含量两部分组成,要研究成矿和勘查找矿就需要首先了解本底含量。研究中提出的地球化学背景值经验方程,就是元素本底含量的定量表征,这也是从唯象科学向精确科学的跨越。

我们要从新的角度研究,走与前人不同的路。理论是重要的,但是必须有实践的检验。

学习思考、锲而不舍、探索创新、攀登不息。选定了一条道路,不管风云变幻,坚定地走自己的路。

“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”这是於崇文的座右铭。

於崇文(1924年2月15日~2022年6月12日),男,浙江宁波人,地球化学动力学家、矿床地球化学家、中国科学院院士,於崇文将基础地质和矿床学研究提高到非线性科学和复杂性理论的层次,开拓出五个创新的学术领域:用多元分析、随机过程和随机场研究地质系统、地质过程和地质学场。提出“矿床在混沌边缘分形生长”的理论,研究成矿的发生、驱动力、动力学机制和时—空结构与定位。提出“地质作用的自组织临界过程动力学—地质系统在混沌边缘分形生长”的理论,将重大基础地质问题研究提高到非线性科学和复杂性理论的层次。

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