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科学家

我国天体化学的开创者

发布者:        发表时间:2010-12-07 17:57:44        浏览次数: 6503

——地球化学家及天体化学家欧阳自远院士传略

 

欧阳自远院士是国内外著名的天体化学家和地球化学家。1935年10月9日出生于江西吉安(原籍江西上饶)。1956年北京地质学院毕业,1960年中国科学院地质研究所研究生毕业。毕业后留所从事科研。1966年起在中国科学院地球化学所任研究室主任、副所长、所长。1980—1981和1983—1984年在德国马普核物理研究所工作,任客座研究员。1991—1993年任中国科学院资源环境科学局局长。现任中国科学院地球化学研究所研究员,贵州省人大常委会副主任,贵州省科协主席。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。

欧阳自远院士是我国天体化学学科的开创者。1960年在我国率先系统开展各类地外物质(陨石、宇宙尘、月岩)和比较行星学研究。提出了铁陨石成因的假说,吉林陨石的形成演化模式与多阶段宇宙射线照射历史的理论。在国际上首次发现了地质体中消融型宇宙尘并提出判据系列,划分了宇宙尘成因类型。对太阳星云化学不均一性与化学演化过程,行星模式丰度,行星与地球大气圈、水圈及内部圈层的起源与演化,地球的能源与演化阶段等方面提出了一系列新模式与理论,为国际学术界所公认。充实了玻璃陨石成因理论,论证了中国白垩系/第三系界面撞击事件,提出地外撞击诱发古气候旋回的假说,以及新生代6次巨大撞击地球事件诱发气候、环境灾变与生物灭绝。近年来提出地球原始组成的非均一性与演化的非均变性理论框架。由于杰出的科研贡献,他多次荣获国家和省部级奖励,其中《地下核试验地质效应综合研究》(第一完成人)1978年获全国科学大会奖、中国科学院重大科技成果奖和贵州省科学大会奖,《吉林陨石综合研究》(第一完成人)获1986年中国科学院科技进步一等奖和1987年国家自然科学三等奖,《天体化学》专著(作者:欧阳自远)获1991年中国科学院自然科学一等奖。至今在国内外学术刊物上发表论文三百多篇,专著6部,合作主编专著11部,培养硕士、博士和博士后40人。

一、历史使命感——报考北京地质学院

欧阳自远院士出生于人杰地灵、钟灵毓秀的江西吉安(旧称庐陵)。巍峨雄伟的井冈山,苍松翠竹,山泉清澈,大自然鬼斧神工的创造,对童年时代的他产生了深刻的影响。在中学学习地理时,他对天文学产生了浓厚的兴趣。夏夜,望着满天繁星,脑海里浮现出“嫦娥奔月”、“牛郎织女”的故事,冥想着其中的奥秘。1952年高中毕业时,正值国家开展大规模的经济建设,需要大批地质工作者去探明地下的宝藏;国家提倡和鼓励学生报考地质专业,历史的使命感使他违背了当医生的父母希望他学医的愿望,也与他少年意欲“上天”的遐想相悖,毅然以第一志愿报考了北京地质学院。

大学期间,因表现突出,曾被评为全校十名优秀学生之一和北京市“三好”学生。他的毕业论文《寿王坟矽卡岩型铜矿的成因》由于论据充实、准确并有独特见解而被评为优秀毕业论文,并被授予“优秀毕业生”的称号。4年的大学生活,不仅使他获得了必要的基础知识与分析问题、解决问题的初步能力,还培养了他对地质学的浓厚兴趣,培养了刻苦、勤奋、探索和献身的精神,以及团结、友爱、诚挚和奉献的情操。

由于对地质学的浓厚兴趣,大学毕业后,他报考了以学风严谨著称的矿床地球化学家涂光炽教授的研究生,从事长江中下游铜、铁矿床成矿规律的研究。研究生毕业后,在侯德封教授指导下从事核子地质学的研究工作。两位先生科学的治学方法和谆谆教诲对他以后的科研道路和治学态度的形成产生了重大的影响,如“设想要海阔天空,观察要全面细致,……立论要有根有据……”,“在科学上要敢于标新立异,还要有毅力沿着新的方向坚持下去”,“根深才能叶茂,基础要打好,果实才丰满”。每每回忆起这段往事,他都深有感触。他常对周围的同事说:如果说我在科学事业方面有所建树的话,那都是与前辈的亲切关怀和指引分不开的。

欧阳自远院士兴趣比较广泛,一生喜欢读书,从自然科学到社会科学,尤其是那些具有独到见解、出奇制胜的科幻和武侠小说。勤于思考,善于总结他人的研究智慧是他读书的诀窍,并能在科研实践活动中加以灵活运用。

二、历史责任感——开创天体化学新学科

1957年,前苏联发射了人类历史上第一颗人造地球卫星。当时,正在攻读矿床学专业研究生的欧阳自远,已敏锐地意识到人类的“太空时代”即将来临,30年甚至50年以后的地质学,必然与探测太阳系的研究成果相联系。他冷静地分析了当时地质学的研究状况后发现,地质学并不深究地球的起源和各圈层的形成演化过程,也不研究元素及元素丰度的起源及其在地球上不均匀分布的起因,更不理睬地球作为太阳系的一员与其他行星演化上的共性与特性;一些局部的认识无限制地被扩展到全球,而缺少整体性、综合性的深刻理解。要加深对上述问题的理解,就必须“脱离”地球去研究地球,“跳”出地球,把地球当成天体中的一个成员,才能站在宇宙空间看清地球。空间科学的发展将使人类在更大的时空尺度里整体性地加深对地球的认识,这是地球科学发展新的生长点。他深感要开拓这片科学的处女地,必须抓紧时机,着手准备,打好基础,开展前期研究。

在开始调研这个领域的进展时,他深感当时的知识领域不够宽广,无法适应将要开展研究的领域的需要。于是开始自学天文学、物理学、空间科学等领域的有关知识,同时把研究的触角伸向“天外来客”——陨石。20世纪60年代中期,为了打破两个超级大国的核垄断,1964年初,他接受国防科委的委托,组织了一支多种学科相结合的综合研究队伍,承担我国地下核试验场和试验前后的地质综合研究。提出了地下核试验场的地质地球化学条件,确立了我国第一个地下核试验场。随之,相继参与并完成了第一次、第二次地下核试验、高空核爆炸、触地核爆炸试验等方面的重要研究任务,他和他的小组为祖国争得了荣誉。

通过这些国家项目的研究,加深了他对地球能量与地球演化之间关系的认识。同时,也为他今后从事有关合成矿物学、核爆岩石学、冲击变质学、元素地球化学、核素地球化学、水文地质学、岩石力学、实验地球化学和核子地质学等方面的研究,提供了有效的知识储备。在十几年工作积累的基础上,于1973年出版了《核转变能与地球物质演化》专著。该书在严格的核物理理论的约束下,对地球演化的能量体系提出了一个定量表征的框架。指出地球物质的演化取决于地球内能的产生、传输、积累与释放的过程;地球的内能来源于重力调整、物质相变和核转变(核衰变、重核裂变和低能核反应),核转变能是地球演化的主要能源。同时,根据他的计算,在专著中作出了两点成功的预测:①根据元素起源理论,地球形成初期天然铀中235U的丰度比238U高,在有适当的中子慢化剂存在的条件下(水、碳质)可以产生链式反应。经计算,距今18亿年前天然铀具备产生链式反应的条件,有可能在18亿年前古老的地质体中发现天然核反应堆,越老的富铀地质体,天然铀中235U丰度越高,形成天然核反应堆的几率愈大。后来,在非洲加蓬共和国发现的18亿年前的奥克洛天然核反应堆证实了计算的可能性。②根据元素起源理论的计算,地球形成初期存在着大量短、中寿命的核素,现今已灭绝。通过地壳中的核反应过程,在自然界可能存在如锝(Tc)、钷(Pm)、镎(Np)、钚(Pu)、锔(Cm)甚至镅(Am)等“自然界不存在”的元素。后来,不少学者从事这方面的探索,在自然界发现了一系列的“人工元素”。

陨石是太阳系的“考古”样品,是构成地球的初始物质,是太阳系平均化学组成的代表,是孕育生命起源的胚胎,是行星际空间的天然探测器。陨石中铀(U)、钍(Th)、钾(K)、锇(Os)、铼(Re)、铷(Rb)、锶(Sr)、钐(Sm)和钕(Nd)同位素组成的测定与年龄计算,提供了元素的起源、星云形成、星云凝聚、行星形成、撞击事件的一系列时标,给出了太阳系形成和演化的时间序列。

世界上规模最大的一次陨石坠落事件——1976年吉林陨石雨事件,给地质工作者提供了极好的研究时机,我国组织了以欧阳自远教授为首的由全国有关研究单位及高等院校参加的一个全国性联合科学考察组,对吉林陨石进行了世界上规模最大的深入而系统的综合研究,研究内容涉及岩石学、矿物学、 化学组成、有机质、年代学、同位素、热、宇宙线辐射、天体力学、碰撞演化史等方面,并先后与美国、德国、瑞士和日本等国密切合作, 发表了一系列具有国际先进水平的论文(有关吉林陨石论文百余篇)。经过多年的探索,欧阳自远院士在国际上首次提出了吉林陨石多阶段宇宙线暴露模式和吉林陨石形成演化模式。目前在陨石学研究领域该模式已成为一个经典模式,并被各国科学家广泛引用。在陨石系统研究的基础上,顺应科学技术发展的节奏与规律,先后开展了高空(33—38公里)、海底和地层中的宇宙尘,以及月球岩石等地外物质的研究,进而结合太阳系各行星的探测成果,进行比较行星学的理论研究和实验模拟。随着全球变化研究的深入进行,又开展了地球历史中地外物体撞击诱发气候和环境灾变与生物灭绝过程的研究,并从地球原始不均一性的形成与演化探讨全球构造演化与成矿控制。这些自成体系的研究工作,力图构筑起我国天体化学研究的理论框架。随着研究工作的深入和继续,又及时地进行了理论总结和升华。1988年,他完成了著作《天体化学》。正如国际同行专家评价的:“从世界范围的观点来看,这部《天体化学》是独一无二的”、“在西方,还没有在广度和权威性方面可以与之相媲美的著作出版”。

仔细地分析欧阳自远院士所走过的科研道路,不难发现,始终有一条主线贯穿着他的科学研究生涯,即把自己的研究兴趣与国家社会需要相结合,充分地发挥自己的科研潜力。近年来,“重返月球”的热浪又席卷而来,月球将是继地球南极争夺之后的又一个热点。早在20世纪70年代,在从事我国月球样品系统测试分析研究工作中,他已认识到随着技术的进步,月球的战略意义、政治意义、经济意义和科学意义将远在南极之上。于是他及时、系统地整理了月球研究的资料,主编了《月质学研究进展》,为将来我国的月球研究计划作了必要的理论和资料准备。基于目前国际上各空间大国相继推出各自的“重返月球”研究计划,他积极奔走和著文呼吁我国应抓住机遇,迅速组织力量,在较短的时间内开展并实施月球探测,取得第一手资料,深入研究近月空间环境、月球的起源、月球的内部构造、月球的岩石类型、分布与成因、月球和地球(及其他行星)的演化过程的共性和特性、月球有用资源的开发和利用等问题。认识和了解月球,有助于深化人类关于地球、太阳系的起源与演变的认识,可以更深刻地认识地球上发生的各种自然过程,有助于解决人类所面临的环境、资源、灾害等各种问题。目前,他提出的在我国开展“重返月球”的具体建议,已引起政府有关部门的高度重视,这对进一步开展我国天体化学的研究具有深远的历史意义。

三、展马克思主义哲学的魅力——构筑“两非论”理论框架

欧阳自远院士坚持学习马克思主义唯物论和辩证法,自觉地运用自然辩证法来指导自己的科学实践,尤其对前提假设有着一种特殊的偏爱。他常把地质学这一学科比喻为一棵正在生长着大树,诸如地球的初始化学成分组成是均一的,地球的地质格局是演化的和均变的,这样少数的几个前提假设构成了地质学这棵大树的树根,它们的牢固程度决定了这棵大树的生长、发育和寿命。这些前提假设是地质科学的基础问题,任何时期它们都占据着地质学的前沿位置。这些前提假设的每次变化,都标志着人类对地球的认识前进了一大步。但这些前提假设在地学中往往是作为一种“不证自明”的公理形式出现;学者们自觉不自觉地把它们作为逻辑的起点、科学的信条进行推论和思维。在科学实践活动中,由于对权威的过分崇拜、专业的过分细化、“直线式”的思维习惯及传播知识系统的“填鸭”式操作方式等,大多数科研人员缺乏“逆向”思维和“批判”的精神。研究选题的目的往往是为了验证别人的理论和假说,或者是拓宽别人的理论的应用范围,很少有人关注前人进行科学推论和思维的逻辑起点、前提假设的正确与否。他认为这种研究倾向严重地阻碍着学科的发展。任何一个从事基础科学研究的人员,都应时刻关注着本学科的前提假设:它们是学科发展的最大前沿问题,一旦突破,将对本学科的发展产生全局性的影响。

近年来,他在剖析当代固体地球科学的重大进展时,发现地球科学的两个前提假设:地球的初始化学成分是均一的和板块模式是地球构造的唯一模式,遇到了前所未有的困难。例如:①通过来自地幔岩石的钕、锶、铅、氧同位素组成及不相容元素的比值与丰度的系统研究,证实了全球的岩石圈与上地幔的化学组成在空间上的不均一性,这种不均一性的起因,用单一的初始地幔或多端元地幔组分的混合、交代过程这一理论难以解释,应寻求新的理论模式。②地壳化学组成的时空不均一性与地幔化学组成的继承性和互补性的发现,其原因难以用现有的理论来解释。③全球的矿产时空分布极不均匀,地球上分布着众多的同一矿种或多种矿种组成的成矿密集区,全球的超大型矿床具有点型分布特征;相似的成矿作用在不同区域形成不同类型的矿床或不成矿,而同一区域不同时代的、不同的成矿作用形成不同成因的同一矿种;要探索用新的成矿机制分析上述特征。④板块构造运动模式运用于大陆内部研究并向古生代、元古代,甚至太古代延伸,企图解释大陆内部的构造演化和地球的构造演化历史,但遇到了重重困难。他深刻地意识到这些问题的症结可能不在于固体地球科学理论本身,而在于建立理论的基础前提假设。

通过深入的思考和研究,结合他几十年的知识积累,构筑了“地球原始的非均一性及地球演化的非均变性及其对成矿和构造演化制约”的理论框架。该理论详细地论述了地球的初始化学成分是不均一的;地球内部热演化具有明显的阶段性,板块运动不能概括地球自形成以来真实的演化格局,地球的演化是非均一和非均变的。从不均一化学组成的星子吸积形成原始不均一的地球出发,结合核、幔、壳的形成过程,从地幔、地壳的化学不均一性,结合构造格局的演化和矿产的不均一性分布,提出了反演地球整体演化的新思路;从地球整体上作为具有相互联系与发展继承性的统一系统出发,从地球的起源过程论述了后期成矿与构造演化的成因联系。

四、立人才与成果统一观——面向未来,培养优秀学术新军

欧阳自远院士十分重视人才的培养。他提出人才与成果是统一的,不可分割的。他强调第一流的研究所要出第一流的成果,出第一流的人才。因此,他总是从繁忙的工作中挤时间给科研人员作学术报告,讲授地学领域的新理论、新思潮,以提高在职人员的理论水平;到兼职的院校给教师和同学上课;亲自指导硕士生、博士生和博士后完成学业和从事科研工作。

他对学生和青年科研人员期望殷切,要求他们基础扎实,根深叶茂;善思考、有创劲、有创见;在实践中提高,训练正确思维,提高分析、综合与表达能力。他经常结合自己的科研经历,与青年科研人员一起座谈科学研究方法论,他说:“要想成为一个有成就的科学家,是否存在着一些先决性的条件?回答是肯定的。我认为科学研究中具有决定意义的不在于精良的仪器设备,也不在于是否有聪明的头脑,而在于如何使用头脑”,“一个人一生的科研道路与自己选择的进取方向关系非常密切,现在最时髦的东西将来也许是过剩的,要看到今后10年、20年科学发展的方向。对于一些比较成熟的学科,前人已构筑好了框架,甚至已经很充实了,我们很难再去填充什么。我们应该争取去创建新的框架,打开一些新的路子。有些人虽然会考虑问题,能提出自己的见解,但不一定会做工作,我希望大家既能提出设想,又能给出证据,只有这样才能做出好的成绩来”,“在科学研究的发明和发现上,‘歪打正着’或‘正打歪着’的现象并不鲜见。妨碍一个人汲取知识的一个很大障碍就是企图强化自己的(或自己信奉的)观点,并试图解释一切,恰拟宣扬‘普天之下,莫非王土’,而不是从各个角度观察问题,注意采纳别人的观点,全方位地研究事物,从而丧失掉发展和开拓的良机。只有认真分析研究别人的观点,取其精华,弃其糟粕,才能得出比较正确的认识。只有了解各门相关学科的发展,才能更好地驾驭自己的学术思想,多来一点‘歪打正着’”,“一个人不一定要精通两门外语,但最好学两门专业,在专业边缘的结合处,恰恰会有新的东西有待发现;我主张有条件的话,大家都转行,如果一个人有两门扎实的专业知识,我相信他一定非常有出息。转行、转单位、转系、转导师等都是行之有效的方法,不要受一个人的影响太深,要多途径汲取营养,因转行而获益匪浅者,古今中外不乏其例”。这些发自肺腑、毫无说教的诚恳之言,使他赢得了青年科技人员由衷的尊敬与爱戴。

从70年代起,他先后为国家培养了硕士、博士和博士后40名,有的已成为我国地学研究、教学和生产的骨干力量,有的已成长为地球化学各领域的学术带头人。

五、社会责任感——发挥参与科技组织与管理的作用

欧阳自远院士不仅是位杰出的地球科学家,而且也是我国杰出的科技组织者与管理家。他不仅长期担任科研部门的领导职务,而且还长期担任一些学会的领导职务,现任中国矿物岩石地球化学学会理事长、中国空间科学学会副理事长,还兼有多种学术职务;长期担任《环境科学》、《中国科学》、《科学通报》、《中国人口、资源、环境》、《空间科学学报》、《地球化学》、《矿物学报》、《地质地球化学》、《矿物岩石》、《地质论评》、《科学》、《黄金科技》、《大地构造与成矿》、《矿物岩石地球化学通报》等十余种学术期刊的主编、副主编和编委;兼任北京大学、南京大学、中国科技大学、浙江大学、上海大学、中国地质大学、长春科技大学、成都理工学院客座教授和贵州工业大学名誉校长;为了我国地球科学的成长与发展,他孜孜不倦、呕心沥血、不辞劳苦、辛勤工作。

从1993年起他又兼任贵州省人大常委会副主任、贵州省科协主席,对贵州省科学事业的发展和西南地区人民脱贫致富事业倾注了满腔的热情。在不同场合,他积极呼吁政府有关部门应对目前中国岩溶集中分布的西南地区正面临着水土流失、石漠化等严重的生态危机和贫困人口集中分布等社会问题引起足够的重视。对这一问题,他进行了较长时间的思考和研究。从科学的角度,他认为这一问题的研究,应充分利用遥感技术动态监测岩溶山区的国土资源与国土环境的变化,采用地理信息系统技术综合国土资源与国土环境的多元信息和社会经济信息,建立国土资源与国土环境的基础空间信息数据库,并进一步形成遥感-地理信息系统-全球定位系统一体化的业务运行系统,为岩溶山区的生态重建、资源合理开发与综合利用,以及脱贫致富提供决策支持。计算机网络与通讯技术的发展,使得信息交流和信息资源共享极为便利。我们应充分发挥网络技术优势,加强岩溶山区的国土资源与国土环境空间信息的科学管理,深入开展岩溶山区跨地区多源信息的综合研究,进一步提高岩溶山区生态环境治理的科学性和实用性。

(王世杰撰写)