李曙光院士——探尋半個世紀,揭示地球演化的真相

2021-02-08 地學之家

以下為視頻語音內容

李曙光:地球科學面對的是地球,太複雜了,比如說:地下是什麼東西你看不見,過去的歷史又長。45.6億元的歷史,過去的地球那麼多的演化,你又沒有辦法重複這個演化,就是說很難。作為一個地球工作者,我的感覺就是,第一要下先手棋;第二要集中力量打殲滅戰;第三要不斷深入、提新的問題,敢去碰有爭議的硬骨頭。馬上到明年2月份就80歲了,體力也不怎麼樣了,慢慢逐漸的就會退出一線歷史舞臺了。反正在這一天能做到什麼算什麼,能幹的時候,年華不要虛度。

 

主持人:正在和學生討論問題的老人是中國科學院院士,著名地球化學家,李曙光。雖然已經退休了,但他從不缺席與學生的會議。

 

李曙光:培養學生的話,很重要的是:身教重於言教,如果你老師,每天在做研究工作,寒暑假也在做,星期天也在做,學生看在眼裡,有些東西是潛移默化的影響。

 

何永勝:他是一個相對比較純粹的科學家,除了基本的生活需求以外,其他的關注點都在科研,基本上每天都會在,然後永遠都在關注科研問題,你看到現在他80歲了,也一直在做一線的研究,一直在持續的關注學術上的新動態。

 

主持人:很多人可能想像不到,今天學生眼裡認真敬業的好老師,在小時候卻是一個學習成績不好的差學生。

 

李曙光:我就屬於智力發育比較晚的,我在小學裡考試總是得大丙(甲乙丙丁這麼分級的),每天上課前就背書,背不上來的門口站著,門口站著的全是男生,就是背書背不下來的,老師進來第一件事,門口站著的每人三板子。我還記得那時候大家在門外頭就搓手,手搓的麻麻的,準備要挨三板子,打在手上就好一點。

 

主持人:丙等生的標籤,跟隨李曙光度過了4年時光,直到四年級時的一次意外,讓李曙光完成了逆襲。

 

李曙光:轉機是四年級,因為在街上跟小男孩,大家一塊玩的時候練摔跤,結果把胳膊摔折了,所以休學了一年,然後再去上學。我就發現怎麼這課聽起來那麼容易,什麼都明白了。我的成績一下子就到了班上,前三名。學習成績好了,好像老師也比較喜歡了。加入少先隊,戴上少先隊的兩道槓,整個自信心也強了,學習成績就上去了。

 

主持人:這次意外讓李曙光因禍得福,此後他的成績一直名列前茅。1954年他以優異的成績升入初中,在中學階段,他在學習之餘還積極參與社會勞動,加入航母組,報名校射擊隊,成為一名德智體美全面發展的好學生。

 

李曙光:有一次我們去參加市裡比賽,市裡比賽就是3×10(三發試射十發正式比賽),50米無依託(就是靠胳膊撐著,臥姿)。當時運動員的標準是:10發你打過85環,超過85環,就是三級運動員。我當時參加比賽,前九槍,不是九環就是十環,打完九槍我是82環,距離三級運動員就剩三環,等到最後一槍,我的腦瓜就高興,三環對我來說,怎麼著?我閉著眼睛打三環,所以這心裡高興,呼吸就控制不住了,呼吸控制不住,槍就晃,怎麼也穩不住。

但是有時間限制,到點你得擊發了,所以到點了,沒辦法了,我就「砰」就來一槍,0環,靶飛了,所以三級運動員就吹了。當時我就想,給我一個深刻教訓,所以幹什麼事不能有私心雜念,你有私心雜念,你這個事就幹不好了。

 

主持人:比賽的教訓讓李曙光明白了一個影響他一生的道理,只有專注才能做好事情。1960年李曙光高中畢業,他的目標是考入北京航空學院,將來成為一名飛機設計師。

 

李曙光:我真正的目的是要考北航,當時我們的校長說,現在有一個新的學校,中國科學技術大學,是科學院辦的,水平很高,你學習成績好,你為什麼第一志願不報這個學校。我說我的目標是學航空,科大又沒有航空系。他說沒有航空系,它有力學系,你知道力學系的主任是誰,是錢學森。我說好,我就改,第一志願,就改了科大。當時科大在天津招生,有一個奇怪的要求,只準報學校,不能報系,分配的哪個系,聽從分配,那麼我為了讓招生人員知道我喜歡航空,怎麼辦,我後邊第二志願是北航,第三志願是哈爾濱工大航空系,第四志願是西北工大航空系,第五志願是南京航空學院,我就希望招生人員看了我這個志願填表以後,這個學生是喜歡航空的,能給我分到力學系去,結果等我拿著錄取通知書到學校報導,一報導,告訴我分配在地球化學。當時我就愣了,地球化學是幹什麼的?看看介紹研究地球的,我想這下完了,這樣就上天不成,入地了。

 

主持人:專業的調劑給一心想學習航空的李曙光當頭一棒。地球化學作為一個冷門專業,一些分配來的同學想方設法轉系。

 

李曙光:我們確實有個同學,說他色盲學不了化學,顏色明明是紅色,看著像綠色,他用這個東西,最後轉系了。我就不幹這個事情,我就踏踏實實學了,組織安排我學地化,這是一個組織安排,那麼既然把我放在這兒,國家設這個專業,它就是一種需要,你作為預備黨員,你服從不服從。你過去喜歡航空,你怎麼喜歡的,不就是在航模組玩了5年嗎,所以你接觸了,了解了,你就喜歡了,所以我想儘量去了解它,也許將來了解之後,就會喜歡了。


主持人:抱著試試看的心態,李曙光選擇留在地球化學專業,但仿佛是命運的玩笑。他剛畢業國家就陷入10年動蕩,一切都陷入了停滯,他的專業也無處施展。

 

李曙光:大學畢業以後,我們曾經問過我們自己,捫心自問,說你在科大學習了5年,你有什麼本事,什麼事給你,你就能做。所以我的一個概念就是,我大學畢業後,我有一個再學習階段,我要利用再學習,就把我的短板補齊了。70年代的時候出現了一門新的學科叫數學地質,就是把多元統計用在地質學,我看的時候非常高興,我就學。

 

主持人:雖然耽誤了大好時光,但李曙光並沒有怨天尤人。即使是在紛亂的環境中,他也在通過學習提高自己,機會永遠留給有準備的人。1976年為了解決我國缺少富鐵礦的問題,國家計劃委員會組織開展鐵礦會戰,35歲的李曙光終於看到了施展才華的機會。

 

李曙光:當時我參加鐵礦會戰的時候,我是分在弓長嶺,黑富礦組,而礦上正好有一個問題,現在開採礦的礦區分西北區、中央區和東南區,中央區的富礦體的礦體很厚,中央區和東南區之間有個斷層,一過斷層以後,礦就變成貧礦了,現在打鑽打到500米,還沒見底,上來的礦石還是氧化礦,有人說這個斷距不知道多深,在你現有能力情況下,恐怕你現在打的還都是氧化貧礦;有人說未必,這個斷層可能沒有斷那麼深,所以打到深部再打打,也許就見富礦。兩邊就爭論,但是誰也拿不出證據出來。

 

主持人:雙方都沒有足夠的證據證明自己的判斷,但在礦層走向不明的情況下,直接打鑽意味著高昂的成本。眼看陷入僵局,這時李曙光站了出來。

 

李曙光:當時礦上總工,叫李鴻業,給我們介紹,他說你們看看能不能做些工作。我當時聽完這個事,就想,數學地質大概能做一做。我帶著4個學生,我們鑽在資料室裡,就把它全部的資料拿過來,把中央礦區的西北區富礦體的演化趨勢,用數學方法描述出來,根據趨勢面可以外推,我就推測,做了一個預測,說東南區25號勘探線-500米,就海平面以下500米處,可以有富礦。

 

主持人:李曙光團隊的計算結果顯示,弓長嶺東南區深部存在富礦,這一消息讓鐵礦會戰指揮部十分振奮,決定馬上鑽探驗證。

 

李曙光:我們跑到鑽孔的位置上,勘探工程師告訴我,你看,見礦了,就在你預測層位第6層,我們打了13米厚的礦,就是根據你的趨勢面分析結果,定的這個孔位。當時我就非常的高興,當時我就感到學地化,很有用,所以就有信心了,覺得有成就感了。


主持人:功夫不負有心人,李曙光學習了近10年的專業知識,終於發揮了作用,鐵礦會戰的成就感解開了當初被迫學習地質的心結。他決定繼續深入研究地球化學。1983年,在國家公費的資助下,李曙光來到了美國麻省理工學院訪問學習。

 

李曙光:麻省理工學院科學作風可以說非常苛刻,比如我做定年的話,我要挑礦物,在美國挑礦物標準,就是一點點的蝕變都不能有,一個礦物六個面你都得看清楚了,不能有任何蝕變,有一點蝕變就不能代表它原來的成分了。

 

主持人:在麻省理工,李曙光如饑似渴地學習著新知識,同時也學著用嚴格的科學標準,對大別山榴輝巖樣品進行定年,獲得了大別山榴輝巖第一個Sm-Nd同位素年齡。

 

李曙光:所以我在美國,把這個榴輝巖定了年,年齡240 Ma,是個三疊紀初期的一個年齡,結果我們國內做的,年輕的也有,古生代的也有,元古代的也有。

 

主持人:碰撞造山帶榴輝巖是由陸塊碰撞而形成。李曙光測定大別山榴輝巖的年齡為240百萬年,意味著我國華北-華南陸塊碰撞的時代是三疊紀初,這與此前國內學者的研究結果大相逕庭,開始受到很多人的質疑。面對質疑,李曙光始終堅信,自己通過嚴謹的實驗獲得的定年結果是正確的。1986年他完成歸國,把自己的研究方向轉向大別山。

 

劉盛遨:他是對科研非常專注的一個人,但是也能接受別人的質疑,做科研的過程中沒有權威之分,只有是不是真理之分,做科研是追求真理的。

 

李曙光:我說我要做太古代,面臨著在學科上是一個老學科,面臨著一個競爭,別人實力很強。但是大別山的造山帶超高壓巖石定年我是第一份。所以當時我就感覺,做基礎性的科研,要下先手棋,要做別人不知道的,別人沒做過的東西,你先做,你就領先了。

 

主持人:大別山是我國地質的南北分界線,大別-蘇魯造山帶,擁有世界上地表出露面積最大的超高壓變質帶。研究大別山不僅對中國地質學界意義重大,更有可能推動整個地質學和地球化學學科的發展。李曙光對大別山研究的第一步就是繼續進行超高壓變質巖定年研究,證明自己華北-華南陸塊碰撞時代是三疊紀的判斷。

 

李曙光:我就問他,我說你選礦師傅選的這些單礦物樣品,你自己還挑不挑?他說我們的選礦師傅技術非常好,選出來的礦物99%以上都是純的礦物,我不用挑,我說你99%就不挑了,我說100%也得挑。


朱建明:李老師平時工作非常的敬業,比如說我們的實驗,從野外樣品採集,到室內樣品的處理,最後到上儀器,李老師要求我們兢兢業業,每一步都要細緻,記錄要非常的詳細。

 

何永勝:在同位素定年裡面,礦物的挑純,是最基礎的工作,但是需要花很多精力。他做的大別山的定年結果,後來經過各種新方法和方式的驗證,都是沒有問題的。

 

主持人:直到上世紀90年代,國內引入高精度離子探針設備,質疑者用新技術得到了和李曙光一樣的結論,他的定年結果慢慢被學界所認可,但李曙光並沒有因此而放鬆。因為隨著大別山的對外開放,它面臨著國際同行巨大的競爭壓力。

 

李曙光:我們剛到合肥,破破爛爛的,建實驗室啊,很多很雜的事情,我白天沒有時間靜下心來看東西,我都是到晚上吃完飯,孩子都做完作業,睡覺了,9:30以後才是我的時間,我才開始坐下來看看文獻,寫寫東西。在這個情況下,我就想我怎麼跟人競爭,我只有集中精力,我別的不做,就做大別山,與其傷其十指,不如斷其一指,我就按這個思路來做工作,當時別的項目有任務來找我,我都不做。

 

主持人:確定了集中力量打殲滅戰的思路,李曙光帶領團隊一頭扎進大別山。為了保證實驗的嚴謹,還堅持每一份樣本都親自去野外採集。

 

李曙光:有一次跑秦嶺,我們沿著嘉陵江邊上去考察,我們沿著山上的一條小路在走,結果上邊有個老鄉在開礦,就咕嚕嚕的一塊大石頭在我前面掉下來,我前面走的是老孟,就是孟慶仁,是在地質所的研究員,從他頭上譁啦過去,掉到江邊上了,非常嚇人。後來我們休息的時候,他說他現在思考一個問題,我是不是還要搞地質,剛才太危險了,這塊石頭從我頭上過去,砸頭上我就完蛋了。

 

主持人:危險和艱苦都沒能影響到李曙光的決心。30餘載他輾轉於實驗室和野外考察,除了完成大別-蘇魯超高壓變質帶系統的榴輝巖定年外,他還發現和證明了榴輝巖的多矽白雲母存在大量過剩氬,以及測定出榴輝巖及其圍巖,具有一致的兩次快速冷卻曲線,他的這些發現都引發國際的高度關注,發表的文章也成為了地質學領域的經典。2003年,李曙光當選為中國科學院院士,憑藉著在超高壓變質巖年代學和大陸碰撞地球動力學研究領域的開創性貢獻,2010年獲得國家自然科學獎二等獎,2019年當選為國際地球化學和歐洲地球化學學會會士。


經過李曙光等科學家近30年的努力,大別山的很多重大地質問題已經得到解決。這時作為一個研究基礎科學的前沿科學家,他敏感地意識到需要做出改變了。

 

李曙光:任何一個研究的熱點問題。當他經歷了20多年研究以後,它會由熱門變成冷門,為什麼呢,能解決的問題,好解決問題,大家經過20年研究,就都解決完了。可能還有一些問題是你現階段的技術條件,你解決不了。在這種情況下,作為科技工作者,那就需要去找、去做新的問題了。

 

主持人:就在李曙光思考著未來的方向時,時任中國地質大學(北京)校長的吳淦國,向他發出到地質大學兼職幫助建立同位素實驗室的邀請。

 

李曙光:我家是在玉泉路,我是北京戶口遷到合肥,所以我在北京有筒子樓改造,給我了一室一廳的房子,正好我小女兒在北京工作,我老伴就陪著她就住在這,所以每個禮拜我都得回來。校長吳淦國他就到我那去,他說你看你住的太窩囊了,你們4個人這麼點小地方,你還得睡沙發,每個禮拜都得回來。他說這樣的,我們北京地質大學沒有同位素實驗室,你來幫我建同位素實驗室,你在這做兼職教授,我借你一套房子,你可以住在這,不像這窩囊。他給我提了個要求,做成國內一流水平的同位素實驗室。


主持人:同位素是具有相同質子數不同中子數的同一元素,是地球化學家了解地球演化的重要工具,但受制於技術和設備,過去只有少數幾種傳統同位素符合研究條件。隨著技術的進步,越來越多的非傳統金屬穩定同位素也可以被精確測量,開始被用作地球化學示蹤劑。

 

李曙光:我就想我做什麼,大別山我覺得已經做到頭了,不能再做了。當時國外新興的同位素就是非傳統的金屬穩定同位素,這個領域新出來,為什麼?儀器設備有改進,出現了一個新型的質譜,叫做多道等離子體質譜,在同位素界有了新的武器了,過去沒有被研究的這些同位素,大家都開始嘗試做。那麼我就想,我怎麼做到國際上領先,我就在應用上,我看哪個同位素有前途,能夠解決重要的科學問題,我能在這個領域把它推到前面去,那麼我可能能做到國際前沿。

 

主持人:新的實驗室帶來了新的研究方向,而在新的時代,地質學家也被賦予了新的歷史使命。

 

李曙光:過去我們搞地質都是為資源、為找礦,自從全球變暖,所以這個環境問題就提上日程了,大氣裡二氧化碳含量在升高,那麼這裡有一個問題,這個升高是一種自然因素起主導作用,還是人為因素起主導作用?

 

主持人:有了這樣的想法,李曙光便開始尋找大氣中二氧化碳增加的地質因素,他帶領團隊利用非傳統金屬穩定同位素,研究深部碳循環,發現我國東部上地幔是一個巨大的再循環碳酸巖儲庫,而離我們最近的第四紀,是東部碳儲庫排放最高潮時期。李曙光認為在缺乏可靠證據的情況下,不能過早對氣候變暖的主要原因下定論。

 

李曙光:作為地質學家我們要考慮,這樣高的溫度在地質歷史上不算高,地質歷史上有很多時代氣溫比現在高得多得多,二氧化碳比現在濃的多,那時候沒工業,地球二氧化碳濃度照樣有高的時候,有低的時候,它是周期性變化的,所以這個變化會不會是一個自然因素?到底自然力量大,還是人的力量大,要靠科學來說話。

 

主持人:相對地球45億年歷史來說,人類的出現不過短短一瞬,要想與地球和諧相處,就必須尊重自然規律,不斷用科學探索我們的家園。

 

李曙光:地球最早期它的大氣跟現在金星一樣,那是非常濃厚的一個大氣,充滿了二氧化碳、甲烷這些溫室氣體,溫度也很高,所以地球宜居環境,也是演變來的。那麼地球為什麼會演變,有這樣的宜居環境,這就涉及到大氣的演化,生命的演化,海洋的演化,固體地球的變化。所以大家就提出來了,說:「宜居環境是怎麼形成的?」這是地球科學21世紀面臨的一個核心問題,它需要對整個地球系統的認識和了解,了解完了以後,就要回答,氣候變暖到底是人為主導的,還是自然規律的一部分。

 

主持人:正是憑藉著探索未知的科學精神,李曙光帶領團隊完成了一項又一項研究,不論是大別山年代學研究,還是非傳統同位素示蹤深部碳循環,他總能專注自己的目標,把每一件工作做好。2003年,李曙光當選為中國科學院院士,這份榮譽是對他科學生涯的肯定,而在他眼裡,這並不是評價成功的最終標準。

 

李曙光:有人說今天的成功標準,做學問得當院士,做行政得當副部長以上,做買賣得是個百萬富翁。我說按這個評價標準,過去我們讀的小說《鋼鐵是怎麼煉成的》,這個保爾柯察金就不是個成功人士,他奮鬥一輩子,它永遠是一個基層的黨務工作者,但是他一點都不後悔,他這一輩子把它全部精力獻給了人類最美好事業。所以成功不成功的標準,也不能是當不當院士做標準。而是你這一輩子做的事情,確確實實我盡力了,我對社會我做出了我自己一定的貢獻,就可以了。

 

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