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燃燈者——記中國科學(xué)院院士、物理海洋學(xué)家文圣常 |
http://www.netislanduk.com 2021年11月1日 來源:中國自然資源報 |
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導(dǎo)讀:
一個人,一件夾克衫,一個公文包,從青年、到壯年、直至老年,行走在一條小路上……這個場景,是中國海洋大學(xué)幾代人的記憶。
有學(xué)生守候在路邊,趁機上前詢問問題;有人將這道“風(fēng)景”記錄成文字和影像;還有人因為一兩天沒有看到他走過小路而心神不寧,擔(dān)心著他的健康……
這位老人是中國科學(xué)院院士、物理海洋學(xué)家,我國海浪研究的“點燈人”——文圣常。2021年11月1日,是他的百歲生辰。
這條小路是一條松坡下的小徑,在海大的校園里,它叫“院士小路”。因為一位“燃燈者”,它成為海大人的精神符號之一。
文圣常
初見大海:“荒唐”念頭與“牛刀初試”
現(xiàn)代意義上的海浪研究應(yīng)用,始于第二次世界大戰(zhàn)中的著名戰(zhàn)役——諾曼底登陸。1942年,美國斯克里普斯海洋研究所所長H.U.斯韋爾德魯普和W.H.蒙克博士發(fā)明了利用天氣圖預(yù)報波浪的方法,并提出關(guān)于風(fēng)、波浪、涌浪和岸浪的預(yù)報理論。從1944年6月6日,到盟軍取得諾曼底登陸的勝利,其中一個勝利因素就包括了運用新興的海浪預(yù)報理論。
一年多以后的1946年2月,25歲的文圣常登上了開往美國的航船。已經(jīng)從武漢大學(xué)機械工程學(xué)系畢業(yè)的文圣常,以飛機修理廠工作人員的身份,赴美國航空機械學(xué)校進修。第一次出海的他感受到了海浪的威力,“一萬多噸的船在海上就像一片樹葉一樣漂浮……如果能把這些能量利用起來,一定是件非常有意義的工作”。
人的一生會生出多少個念頭?沒有辦法統(tǒng)計,且大多隨風(fēng)而逝。但如果用一生來探索實踐,初心就成了恒心。從天空到大海,從工科到理科,文圣常一個“荒唐”的念頭,開始了他人生的“大拐彎”。
還在美國進修期間,文圣常一邊查閱海洋資料,一邊結(jié)合機械工程學(xué)科所長,在心中勾勒出一種開發(fā)利用波浪能的簡易裝置;貒,他到重慶任教。教書育人之余,他將心中設(shè)計了無數(shù)遍的海浪動力裝置付諸實施——利用海浪的垂直運動獲得電力輸出,從而讓海上燈塔夜里也能發(fā)亮,為海上船只導(dǎo)航。
建在陸地的燈塔上裝有航標燈,依靠陸地電力供給。而當(dāng)時的海上燈塔,因為陸電送不上去,是沒有航標燈的。文圣常設(shè)計制造的波浪發(fā)電裝置,為海上安裝航標燈創(chuàng)造了條件,這項發(fā)明不僅在當(dāng)時,即使現(xiàn)在依然具有應(yīng)用價值。
然而,嘉陵江邊的風(fēng)浪比起海上還是太小了,已經(jīng)不能承載他的海浪裝置試驗——文圣常進一步嘗試通過浮子來驅(qū)動小水泵發(fā)電,嘉陵江上的試驗效果卻并不理想。
到大海去,成了文圣常心中放不下的念想。
今天,位于青島市魚山路5號的中國海洋大學(xué)魚山校區(qū),是我國海洋科教事業(yè)的發(fā)端地之一。然而,從重慶嘉陵江邊,到青島匯泉灣畔,文圣常走得十分周折輾轉(zhuǎn)。
無論是工作調(diào)動,還是出差開會,只要有可能到海邊,文圣常就會帶上他的“浮子”。
“浮子的外殼是白鐵皮包的,局部涂有紅漆!笔痔帷肮治铩钡奈氖コ,曾在北京車站引起了警衛(wèi)人員的注意,一番盤查、解釋,確認不是炸彈,才得以放行。那一次到北京出差,文圣!熬徒比チ吮贝骱樱I显囼烌炞C了他之前的想法,收獲了一些成果。
重慶、上海、湖南、廣西,無論走到哪,那套試驗裝置都與文圣常形影不離。周折的路程之外,還有輾轉(zhuǎn)的心情:“我的精神支柱是堂·吉訶德的心態(tài)?還是青年人可貴的勇氣?”
1952年,文圣常終于來到一直未能成行的青島,見到了我國物理海洋學(xué)奠基人之一赫崇本。當(dāng)時,赫崇本正在為山東大學(xué)海洋學(xué)科的發(fā)展廣招人才,聽聞文圣常醉心海浪研究,還設(shè)計制造了開發(fā)利用海浪能的試驗?zāi)P停阏嬲\地邀請他參加山東大學(xué)新建海洋學(xué)系的工作。文圣常非常高興。
在雙方努力下,1953年,文圣常進入了山東大學(xué)。從此,由當(dāng)時的山東大學(xué),到山東海洋學(xué)院、青島海洋大學(xué),再到現(xiàn)在的中國海洋大學(xué),文圣常在這所校園里工作了68年。
文圣常在實驗室工作
“文氏風(fēng)浪譜”:篤學(xué)與至技
1947年,山東大學(xué)設(shè)立海洋研究所,任命童第周為海洋研究所所長、曾呈奎為副所長。二人皆從事生物學(xué)研究,因此,直到1949年,物理海洋學(xué)博士赫崇本受聘山東大學(xué)后,物理海洋科教事業(yè)才開始起步。
而1953年來到山東大學(xué)的文圣常,面臨的挑戰(zhàn),就是從工科領(lǐng)域的機械工程,向理科領(lǐng)域的海洋科學(xué)轉(zhuǎn)型。他給自己制訂了龐大的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)計劃,在那段過渡時期,他讀書甚至比大學(xué)期間還要努力。
1953年,他發(fā)表的《利用海洋動力的一個建議》,成為我國學(xué)者最早探討海浪能量利用的學(xué)術(shù)文章。
“海洋中波浪具有類似天文數(shù)字的能量,可供開發(fā)的約有1億千瓦,是很誘人的。許多國家在研究,但技術(shù)上的困難,使得有效的工業(yè)利用可能還是遙遠的事!卑殡S著知識的拓展和試驗的推進,文圣常越來越感到,波浪能的開發(fā)利用比他想象的要復(fù)雜得多。于是,他調(diào)整了研究方向,由研究海浪能量的開發(fā)利用,轉(zhuǎn)向了理論研究。
海浪的研究有多復(fù)雜?
追溯海浪研究的源頭,19世紀就有數(shù)學(xué)家和力學(xué)家試圖運用液體波動理論解釋海浪,而過于理想的假設(shè),并不能對復(fù)雜的海浪現(xiàn)象進行科學(xué)合理的解釋。以至于W.S.瑞利在1876年時說,“海浪的主要規(guī)律就是無規(guī)律”。
即使到了量子力學(xué)建立和計算機廣泛應(yīng)用的今天,物理海洋學(xué)仍然屬于復(fù)雜系統(tǒng)研究!拔覀儾豢赡茏粉櫭恳坏嗡瑏眍A(yù)測洋流的變化。”科學(xué)家們感嘆之余,仍然努力尋找海浪變化趨勢,抓住主要的物理過程,從而進行有效模擬和預(yù)測。
譜,就是這樣一種工具。
在20世紀60年代,國際上存在兩種比較盛行的海浪研究方法——“能量平衡法”和“譜法”。這兩種方法明顯的不足在于推測和假設(shè)成分較多,其理論建立在特殊狀態(tài)下。
文圣常結(jié)合主流計算方法,導(dǎo)出了可以描述波浪成長過程中的、更一般的、更普遍的風(fēng)浪譜。1960年發(fā)表的《普遍風(fēng)浪譜及其應(yīng)用》記錄了這一成果。同時,在涌浪的波高和周期計算中,基于對傳統(tǒng)觀念的質(zhì)疑,文圣常給出了新的計算方法,撰寫了《涌浪譜》一文。
這兩篇文章中的創(chuàng)新成果在世界海洋學(xué)研究領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響,1960年在有關(guān)國際海洋科學(xué)進展評論中被評為重大研究成果!捌毡轱L(fēng)浪譜”在業(yè)內(nèi)被稱之為“文氏風(fēng)浪譜”。
20世紀80年代,文圣常在原有基礎(chǔ)上,引入新的參量,推導(dǎo)出“理論風(fēng)浪頻譜”。該譜既適用于深海,也適用于淺水。根據(jù)他提出的風(fēng)浪譜計算結(jié)果,不僅與中國各海區(qū)的觀測結(jié)果十分吻合,也與國際上觀測資料和風(fēng)浪譜結(jié)果相當(dāng)接近。
20世紀90年代,文圣常計算出方向譜,并在1991年第20屆國際大地測量學(xué)與地球物理學(xué)聯(lián)合會國際海洋物理科學(xué)協(xié)會學(xué)術(shù)會議上,得到與會學(xué)者高度評價。大會主持人、日本海洋學(xué)家鳥羽良明將他的方法推薦到日本,評價其“化零為整”的方法為“東方思想體系的結(jié)晶”。
1990年11月27日,舉行國家“七五”重點科技攻關(guān)項目海浪數(shù)值預(yù)報研究專題鑒定驗收會,文圣常匯報工作
海洋環(huán)境預(yù)報:從經(jīng)驗預(yù)報到數(shù)值模式
20世紀80年代,伴隨著改革開放的推進和經(jīng)濟建設(shè)的加快,資源開采、航運貿(mào)易活動與海洋的聯(lián)系更加緊密。據(jù)估算,當(dāng)時我國每天有50艘萬噸商船、上萬條漁船、幾十個鉆井平臺、幾十萬人在海上活動。提供準確、及時的海洋環(huán)境預(yù)報,以保證海上作業(yè)的安全和效益,顯得十分迫切。
而海洋數(shù)值預(yù)報,是海洋環(huán)境預(yù)報業(yè)務(wù)走向現(xiàn)代化、提高準確率的重要途徑和發(fā)展方向。
國際上,像天氣數(shù)值預(yù)報一樣,開展國家級的日常性、綜合性、業(yè)務(wù)性海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報,也僅僅開始于20世紀70年代。當(dāng)時,美國曾提出,要在20世紀80年代使海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報達到60年代天氣數(shù)值預(yù)報的水平。
海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報的發(fā)展之所以晚于天氣數(shù)值預(yù)報,一個重要原因,是海洋數(shù)值預(yù)報必須建立在對海洋運動規(guī)律深入研究的基礎(chǔ)上。在浮標、遙測、遙感等新技術(shù)發(fā)展之前,人們無法取得所需的同步、實時、大面積的海洋信息。
面對經(jīng)濟社會發(fā)展的需求,1986年,我國啟動了“七五”國家科技攻關(guān)項目(第76項)“海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報”。文圣常承擔(dān)了該項目的重中之重——“海浪數(shù)值預(yù)報方法研究”。
5年后,文圣常帶領(lǐng)團隊研發(fā)的“新型混合型海浪數(shù)值模式”,不僅有效克服了當(dāng)時我國計算機運行水平較低的困難,而且使我國的海浪預(yù)報模式從傳統(tǒng)的經(jīng)驗預(yù)報,邁向了數(shù)值預(yù)報,很快便在國家和地區(qū)性海洋預(yù)報中心投入業(yè)務(wù)化應(yīng)用。驗收專家組評價:成果達到國際水平,部分內(nèi)容達到國際領(lǐng)先水平,并被國家科委列為重大科技成果。
20世紀最后十年,聯(lián)合國教科文組織提出了“國際減災(zāi)十年”的號召。國家“八五”科技攻關(guān)項目“災(zāi)害性海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報及近海環(huán)境關(guān)鍵技術(shù)研究”中,也設(shè)置了核心課題“災(zāi)害性海洋環(huán)境數(shù)值預(yù)報模式研究及業(yè)務(wù)化”。文圣常主持承擔(dān)了這一核心課題的第一專題“災(zāi)害性海浪客觀分析、四維同化和數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的研制”。
文圣常希望,在“七五”研究基礎(chǔ)上,進行預(yù)報系統(tǒng)的改進和功能完善,提高預(yù)報精度。他帶領(lǐng)團隊建立了從資料客觀分析、同化、初值化到預(yù)報產(chǎn)品圖像顯示的可供業(yè)務(wù)化海浪數(shù)值預(yù)報使用的預(yù)報系統(tǒng) ,并對該預(yù)報系統(tǒng)進行了廣泛的性能檢驗。1995年,該項目通過了專題驗收。
1996年左右,他繼續(xù)承擔(dān)新的科研項目——“近岸帶災(zāi)害性動力環(huán)境的數(shù)值模擬技術(shù)和優(yōu)化評估技術(shù)研究”,發(fā)表了多篇涉及深、淺水風(fēng)浪方向譜的學(xué)術(shù)論文,提出了“淺水風(fēng)浪譜”“基于選定風(fēng)浪方向譜的海浪模擬方法”等系列創(chuàng)新性理論。
文圣常在出海作業(yè)現(xiàn)場指導(dǎo)學(xué)生
一盞燭光照海洋:教學(xué)相長,有教無類
一個五年,又一個五年,從花甲到古稀。1993年,文圣常當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。他是中國海洋大學(xué)歷史上的第一位院士,也是該校第一位博士生導(dǎo)師。
一路走來,伴隨著他的科研成果,他也一直是海洋教育戰(zhàn)線上的“燃燈者”。
當(dāng)年嘉陵江畔做著海浪裝置試驗的文圣常,在航空機械的課堂上,也是一名優(yōu)秀的講師,入職不到2個月,就被聘為副教授。此后幾經(jīng)調(diào)動,他一直沒有離開過課堂。
山東大學(xué)海洋學(xué)系和海洋研究所建立后,作為我國海浪理論研究的開創(chuàng)者,文圣常深知,探究海浪必須有一個強大的團隊,培養(yǎng)海洋人才要從師資力量抓起。
中科院院士馮士筰,與文圣常共事已近一個甲子。1962年大學(xué)畢業(yè)后,馮士筰到山東海洋學(xué)院工作,在海洋水文氣象學(xué)系動力海洋學(xué)教研室從教。當(dāng)時,文圣常是系主任。系里師資力量薄弱,一門普通海洋學(xué)課程需要多名老師共同講授,戲稱“八仙過!薄
“先生為我們教研室的年輕教師制訂了一整套學(xué)習(xí)計劃!瘪T士筰回憶,“先生親自為我們主講計算數(shù)學(xué)和高級英語等基礎(chǔ)課程;邀請教研室有豐富教學(xué)經(jīng)驗的老師們?yōu)槟贻p教師主講復(fù)變函數(shù)論、數(shù)理方程。到了期末,像對學(xué)生一樣考試打分、嚴加考核……先生為我們能有牢固的數(shù)理基礎(chǔ),真是煞費苦心了!”
像教學(xué)生一樣培養(yǎng)年輕教師,對學(xué)生,文圣常也是有教無類。1989年起跟隨文圣常攻讀博士研究生的管長龍,依然記得他給文圣常講課的情景。
管長龍讀博士前學(xué)的是理論物理,攻讀物理海洋,他需要爬一座“隔行”的山。文圣常知道他之前有過擔(dān)任教師的工作經(jīng)歷,想出了一個新穎的授課方式——師生換位。
“給導(dǎo)師上課開始了。地點就是文苑樓文先生的辦公室,課程每周一次。聽眾中還有物理海洋研究所海浪室其他老師!惫荛L龍說,為了在討論環(huán)節(jié)不被導(dǎo)師問倒,他做足了功課,一年下來,從一個門外漢變成了業(yè)內(nèi)人,所有的苦釀成了甜。
授業(yè)解惑之外,文圣常淡泊名利、高潔優(yōu)雅的師者之風(fēng)留在一代代海大師生心中。
2000年9月23日,何梁何利基金授予文圣?茖W(xué)與技術(shù)進步獎,獎金20萬元港幣。文圣常將其中一半捐獻給家鄉(xiāng)河南省光山縣磚橋鎮(zhèn)初級中學(xué);一半捐給海大,設(shè)立了“文苑獎學(xué)金”。21年來,63名學(xué)生獲得獎勵。
2006年,第七屆“文苑獎學(xué)金”如期舉行。頒獎儀式后,文圣常從一個黑塑料袋里拿出10萬元人民幣,交到校長手中。他計算著,10萬元港幣的獎學(xué)金用完了,便從自己的工資里取出10萬元,用作后續(xù)獎學(xué)金。此情此景讓在場每一個人為之動容。
2014年,中國教育家年會暨“中國好教育”盛典將年度特別獎——“燭光獎”授予為中國海洋科技人才培養(yǎng)嘔心瀝血的文圣常。
文圣常在審核修改《中國海洋大學(xué)學(xué)報(英文版)》的稿件
定格的風(fēng)景:小徑上的背影,小樓中的主編
進入新世紀,文圣常在科研上退居二線,但學(xué)報的編輯工作仍由他負責(zé)。特別是在他的努力下,2002年4月《青島海洋大學(xué)學(xué)報(英文版)》創(chuàng)刊號面世。同年10月,隨著學(xué)校的更名,學(xué)報也改為《中國海洋大學(xué)學(xué)報(英文版)》。
寒來暑往,一年又一年,這位優(yōu)雅慈祥的老人就這樣默默地伏案審讀著各地投來的稿件。編輯季德春介紹:“一年365天,沒有周末,沒有節(jié)假日,如果沒有什么特殊安排,他都按照自己的規(guī)律在審稿。”
文圣常不大喜歡過春節(jié),他說:“我真是希望一天都不休的。但考慮到如果有人看見我在春節(jié)的前三天還來工作,一定會認為我有精神病,我還是忍耐三天吧!贝竽瓿跛,他會準時坐在辦公室。
事實上,有時他根本等不到初四。一年正月初三,新聞中心王宣民老師帶著孩子在學(xué)校操場踢球,走到操場邊,看到一位裹著羽絨服手提公文包的老者,步履蹣跚地走來。
“仔細一瞧,那不是文先生嘛!忙上前向他拜年……歲月無情,先生老矣。一輛輛拜年的轎車擦身而過,我心里一陣發(fā)緊;先生似乎沒有察覺,只顧自己低頭前行。我望著先生背影漸漸走遠,慢慢變成小黑點在挪動。許是風(fēng)吹,許是情至,兩眼不覺涌出兩滴淚珠兒……”
自1986年就在文圣常身邊工作的臧小紅老師于2001年因出國定居離開了海大。2012年,回國探親的臧小紅走進闊別了11年的文圣常辦公室:
“當(dāng)我走進這個曾經(jīng)十幾年中幾乎天天步入的房間時,年逾九旬的文先生正左手持放大鏡、右手執(zhí)筆,伏案審閱修改英文論文。還是那個坐在辦公桌前熟悉的身影,還是同樣的桌椅,一樣角度的抬頭微笑,恍惚間時光仿佛流回到十多年前……不知是感嘆歲月,還是感覺回到了久別的家,面對熟悉的笑臉,熟悉的聲音,本打算陪文先生多聊會兒天的我竟說不出一句話來,簌簌淚下!
從2002年創(chuàng)刊,到2019年,《中國海洋大學(xué)學(xué)報(英文版)》共出版70余期,文圣常終審了約800余篇論文,共300多萬個單詞。
2001年11月1日,文圣常80歲時,馮士筰曾寫下這樣一副對聯(lián):
八千里路八十載,不拘乎山形水色,波形皆山,譜色皆水;五千桃李五十年,有得于畫意詩情,符號也畫,數(shù)字也詩。
2021年10月25日,在文圣常百歲華誕之際,“耕海踏浪譜華章——中國科學(xué)院院士文圣常成就展”在中國海洋大學(xué)嶗山校區(qū)開展。這是文圣常與年輕師生們一次精神上的交流與對話。
何止于米,相期于茶。
。ū疚馁Y料來源于《耕海踏浪譜華章——文圣常傳》。)
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