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庆祝北京大学建校120周年 精选

已有 8747 次阅读 2018-5-4 11:47 |系统分类:人物纪事

庆祝北京大学建校120周年

岳中琦

 

今天是五四青年节,更是北京大学(北大)建校120周年纪念日。我有幸在1979年到1983年在北大地质学系学习,获得了地震地质专业理学学士,且获得了北大1983届优秀毕业生称号。

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又在1983年到1986年在北大地质学系研究生学习,获得了地球动力学方向理学硕士学位,硕士论文被推荐到《北京大学学报(自然科学版)》发表,且得到了200元稿费。很快,把硕士论文建立的求解方法应用到求解热弹性力学问题,在中国力学学报《Acta Mechanica Sinica》英文版发表了一篇英文论文。 

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在北大7年的求学经历让我获得了从事科学与技术的知识基础、动手能力和顽强精神。在庆祝北京大学建校120周年前夕,北大地质学系老师邀请我为北大地球与空间科学学院院友通讯《天地人》写一篇文章,介绍自己的科研经历与成果。

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因此,我写下了这篇题目为《为地球科学理论革命的不懈努力与顽强研究》的短文(文章具体内容,请参见附件)。今天,看到了它在《天地人》的2018年4月总第2期刊印出来了。极其高兴。

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特此,我写下本篇博文,再次感谢母校的培育养育之恩,再次庆祝恭贺恭喜北京大学建校120周年,生日快乐!

2018年5月4日11:30写成于港大602办公室

 

 

附件


为地球科学理论革命的不懈努力与顽强研究

岳中琦


众所周知,全世界经历了五次科技发展革命。这五次科技发展革命都颠覆了旧有的思想观念,否定了旧有的学术观点,创立了新的、影响全人类的科学理论与学说。当今,我们就站在了第六次科技发展革命的门槛上。在这新一轮、第六次科技发展革命来临之际,全世界的政治和经济都在进行曲折、动荡和大发展。人们都在被气候变化、能源危机和财富分配等问题所困扰、忧虑和争闹。世界各国或许都在暗自探问和奋进,希望、盼望自己国家和民族将引领新一轮科技发展革命的风骚?!

最为重要的是,中华民族正在进行着全方位的伟大复兴。经过几代国家领袖和众多科学家和工程师的不解努力和顽强工作,我们国家已经是一个名副其实的科技大国了。我们现在更加迫切需要影响、引领人类文明进程的、基于重大科学发现的、我们自己原创的重要科学理论。这就成为全中国科技界必须深入思考而又迫在眉睫的重大命题。归根结底,我们要问的问题是,这个重大命题突破口所需要的颠覆性、原创性、影响全人类的科学新理论在哪里?换句话讲,即将来临的第六次科技发展革命是什么? 更重要的问题是,我们中华民族将能够引领新一轮科技发展革命的风骚吗?

我认为,即将来临的第六次科技革命是地球科学理论的革命。我相信,我们中华民族将能够引领新一轮科技发展革命的风骚。我极其幸运地看到了这个曙光!

多少年来,人们一直认为地球是固体的。四百年来,西方地质、地球科学家提出和建立了多种多样的地质学与地球科学假说、理论和学术。它们包括地球收缩说,地球膨胀说,渐变与灾变论,地槽论,地球自转说,地球脉动说,大陆飘移说,海底扩张说,涌流构造说,地幔对流说,板块理论,地幔柱说,油气煤生物成因说,岩浆热液成矿说,等等。它们都是基于固体岩石和液体或流体岩浆的。它们的一个根本共同点就是完全没有考虑到地球(地壳、地幔、地核)内部深部的甲烷气体及其各种作用!

大学的地球物理课程总是取名为固体地球物理。地震总是被认为板块挤压的固体岩石断裂而形成的。火山喷发总是被认为地幔上涌岩浆导致的。全球地质地球科学家们还是不清楚、不知道、不了解地表之江河、湖泊和洋海的水从哪里来的、如何来的。他们还总是以固体地球系统各圈层相互作用及其资源等问题为主攻方向,以建立固体地球科学理论。这导致了,全人类的思想、认识和能力被这些多种多样、相互矛盾、旧有的固体地球科学思想观念、学术观点或理论学说所制约、局限和禁锢。这间接地造成了全世界各国之间的众多矛盾和争论。

原因何在?为什么现有地球科学理论缺气?

我认为,这可能是传统的、西方科学家建立的地质学研究方法本身的局限性所造成的。地质学主要是研究地球演变历史与过程。它的主要研究方法是将今论古。唯有地表岩石固体和其内部封存的微量流体包裹体能够保存地质历史痕迹或事件。地表气体和液体不能保存任何地质历史痕迹。因此,地质学和地球科学专家们,都专注于研究固体岩石物质及其附带的各种现象与特征。他们所建立的各种模型都缺气体物质及其重要作用!

我知道,西方科学家所建立的各种各样的地质或地球科学假说、理论和学术就是没有任何甲烷气体及其重要作用!这真是天赐中华啊!我们中华民族自古到今都在讲“气”、用“气”和造“气”。因此,我认为,考虑到地球内部甲烷气体物质及其作用的地球科学理论必定是颠覆性、原始创新的地质和地球科学理论,它将是第六次科技发展革命的突破口和主要内容。我能够有这个认识,完全是基于我过去四十年来的为地球科学理论革命,所努力做出的工作成果和坚持不懈的顽强奋斗。

四十年前(即1978年3月18日),全国科学大会在北京人民大会堂召开了。有六千科技工作者参加这次盛会。这次大会让中国人民迎来科学的春天。那时,我刚刚过了16周岁的生日,在安徽省宣城中学刚刚开始了高中二年级的课程学习。同众多同学们一样,我深受到科学春天来临的影响与鼓舞。虽然大家在物质生活方面都很贫穷,但老师和同学们在精神上都极其饱满、朝气蓬勃、认真教学、努力学习,力争培养出优秀的科技人才,放出科技新星,为国增光。第二年,我们一鼓足气,通过了录取率仅3%左右的1979年7月全国统一试卷高考。根据高考成绩,我极其荣幸地被北京大学地质学系录取了。

1979年9月1日,我荣幸地进入了北京大学殿堂,攻读地震地质专业。在众多高水平、严谨敬业教师们的指导、教育和培养下,四年后,我获得了地震地质专业学士学位和1983届北京大学优秀毕业生荣誉。本科毕业论文是关于山西省运城盆地与中条山北麓断裂的新构造(地震)活动性。同年,又考上了地质学系王仁先生的硕士研究生,研究方向是地球构造动力学。当年,在王仁先生的领导下,北大地震地质专业强调地质学和力学的有机结合,来研究地震的成因机理和预测。这个专业对本科生和研究生的数理力学有较高的要求。因此,除了经典地质学课程外,我选修了不少数学、力学、地震学课程,培养了严密精确的数学力学思维能力。特别地,我荣获了北京大学1982年度数学竞赛第一名(化学类)。我在1986年7月研究生毕业。我的硕士学位论文被地质学系推荐到北京大学学报(自然科学版),于1988年第二期发表。

1976年7月28日唐山大地震到1986年我硕士研究生毕业时,全中国一直没有发生过重大地震灾难。因此,1986年从北大地质学系硕士毕业时,我响应国家的大量基本建设需要,就到城乡建设环境保护部从事工程勘察和岩土工程实践工作了。1988年8月,又获得加拿大Carleton大学奖学金,攻读了岩土工程专业的博士学位。由于我的地质、数学和力学的基础好、基本功强,我多次改变具体地质与力学工作与研究对象都能够做得相当顺利和出色。1992年博士毕业时,我被加拿大国家研究院录取做博士后研究工作,从事沥青混凝土道面材料力学研究工作。在1996年4月,我来到香港,从事香港滑坡防治工程实践。1999年12月,我加入了香港大学土木工程系,从事地质灾害防治教学和研究工作。自北大毕业以来,我一直在努力不懈地培育自己与地球科学相关的科技知识和本领。

万万没有想到,三十年后(即从1978年3月18日到2008年5月12日下午2时28分),灾难性的大地震在我国四川盆地西部、青藏高原东缘的龙门山断裂带突然爆发了。在大地震发生后,我立即全力投身于汶川大地震灾害调查研究,为抗震救灾提供地质地震资料和科学支撑。

在多次地震灾区现场调查和相关文献资料调研的基础上,在山崩地裂的岩土体破坏力学理论分析后,我逐渐意识和认识到,汶川大地震的另外一种可能的成因与机理:即地下深部极高压甲烷天然气体从龙门山断裂带岩土体中挤胀逃出而造成了汶川大地震。从此,我找到了这条气震裂缝,打开了一条窥探深部地球的途径!进而,我做了大量相关研究,阅读、分析和研究了大量地质、地震、火山、油气田、煤矿、金属矿床、海洋、地球物理、地球化学等地球科学文献和论著,全球实地考察了不少地震、火山、造山带、煤田、矿床等现场。在此基础上,我提出了高温高压核幔物质不断产生大量甲烷气体,它们再上升、聚积在地壳固体岩石球型闭圈底部,形成幔壳之间一薄层甲烷气体球圈层。

近十年来,四川盆地和全球的甲烷天然气(包括页岩气)不断的海量发现和开采证实了我的观点。目前全球甲烷气每年开采量可能达到了3万亿公斤(3×1012 kg)。我们中国天然气每年使用量即将达到0.15万亿公斤(0.15×1012 kg)。这逐年增多的甲烷气储量发现和开采量极大地增加增强了我的信心、鼓励着我继续研究。

在四十年的学习和研究基础上,我发现和论证了以下具颠覆或革命性的地球科学新观点、新学术和新理论。

第一,地球内部不完全是固体和液体的。地球不完全是固体和液体物质呈球圈层分布的。地球内部有海量高压高密度气体。地球内部高温高压的地幔和地核会不停地生产出海量以甲烷为主的高压高密度气体。这些气体会上升到和储存在地壳下部。非常致密、相当连续的球形下地壳岩石本身是一个巨大的球壳型圈闭。它把地幔和地核持续生产与排出的高压高密甲烷气体给圈闭在其下。因此,地壳和地幔间的莫霍间断面是一高压高密度甲烷气体球圈薄层。其厚度在地球不同经纬度有数百米到一、二千米变化。它将低温固体岩石地壳同高温地幔物质有效地隔离开了。它保护了现在地壳岩石圈和地壳表面上的植物、动物和人类。同时,它也保护了地幔和地核高温高压物质。

第二,人类从地壳浅部地层大量开采的、含有微量稀有金属或稀土元素的甲烷天然气不是地表沉积岩中动植物有机遗体分解形成的,而是地球内部深部(地幔和地核)物质非生物(无机)形成的。地球幔核每时每刻、不断形成的、在壳幔界面气球圈层储存的极高压甲烷天然气体,通过地震、火山等方式在深大断裂带运移到近地表浅层盆地沉积地层中储存或排放到空气中。从而,它们形成了油气田和煤田,以及地面上大气圈和地表水圈。

第三,发生地震的能源不仅是地壳固体岩石应力变形能,更重要更主要的是在壳幔界面气球圈层或深大断裂带内部储存的极高压甲烷天然气体物质和其具备的极大体积膨胀能。地震发生过程不仅是地壳板块挤压破坏过程,而且更是在壳幔界面气球圈或深大断裂带储存的高压高密度的甲烷气体物质,以极高速度沿断裂带从地壳深处向地壳浅部运移、膨胀、推挤和断错地壳岩石或土体的过程。

第四,当今活火山不是地幔岩浆造成的,而是地幔运移上来的气体造成的。从压下地壳下方气球圈层运移上来以甲烷为主的、含有微量稀有金属或稀土元素的幔核气体,在中、上地壳岩石内部同四周围岩石进行化学还原和分解反应,形成了各种岩浆和各种气体。每个火山都是大气田,内部有各种气体矿和地壳岩石还原分解分离形成的金属矿。如同人们用高炉炼钢铁,火山内岩浆是地幔气体在中、上地壳同地壳岩石进行各种化学反应的产物。

因此,这种革命性的甲烷气体地球科学认识或理论让我相信,人类生存所需要的油气能源是地球内部不断新生的、用之不竭的。在我们中国成为世界第一经济强国和我们国民过着勤劳、富裕生活的进程中,这个更为正确的、颠覆性、革命性的甲烷气体地球理论,将帮助我们消除其它国家和民族的犹虑、怀疑、担忧和限制。我们更可以承担大国和强国应该承担的全球责任、引领全人类的未来发展和演变。当我们对地球的认识更加全面和完整时(即幔壳间莫霍界面是薄层高压高密度甲烷气球圈层的假说被人们接受和运用时),我们人类多年来对因缺乏能源而造成的危机、恐怖和战争也就随之消失了。 同时,我们人类将会建立更加有效、合理和准确的方法和技术来预测和防治地震、火山、海啸等自然灾害。世界将在我们中国人的引领下,进入一个崭新的、更加和谐的、更加幸福的社会生活模式:即人类早已梦想的那个按需分配的社会模式。

不过,我知道,任何颠覆性、革命性的地球科学新观点、新学术和新理论都需要20到50年的时间来被人们认识、理解和接受。需要做长期打算。到今天,再过一个月就是汶川地震十周年纪念日了。在这十年期间,我撰写和发表了不少相关学术论文,应邀在世界各地用中、英文做了200多场次相关学术报告。可是,全世界地震和地球科学专家们还在用板块挤压固体岩石突然断裂来解释地震,还在用地幔岩浆假说来解释当今火山喷发,还在用地幔对流来解释大陆漂移,还在用千万到数亿年前地质历史时期的植物和动物遗体假说来解释石油、天然气和煤的成因。因此,我知道,我更加需要为这个革命性的、原创性的甲烷气体地球科学理论做不懈的努力、长期的研究和顽强的拼搏。

让我极其高兴和欣慰的是,我儿子岳小宝在2014年高中毕业时,填报的高考志愿是地球科学。之后,他被阿尔伯塔(Alberta)大学的地球科学系录取,攻读地质学学士学位。他时常同我探讨地球科学问题,用固、气两种观点看地学问题。他决心帮助我,把这个甲烷气体地球科学理论研究到底。他知道,地球是我们人类的母亲,人类的一切资源和物质都是来自于地球,我们一定要更加接近真实地认识地球,建立新的革命性的地球科学理论,更好地造福人类。现在和将来,我们父子两人一道,再接再励,为这个颠覆性的、革命性的、原创性的甲烷气体地球科学理论,做不懈的努力、长期的研究和顽强的拼搏,尽快尽早地让全世界人民都知道、看到和享受这个曙光!

再过不久,我们就迎来了母校北京大学的120周年校庆日(即2018年5月4日)。此时此刻,我激动万分。特别感谢我们地质学系老师宋振青教授,她邀请我为北京大学地球与空间科学学院院友通讯《天地人》撰写一篇介绍自己在北大地质学系学习、成长和科研成果的文章。因此,我就立即以“为地球科学理论革命的不懈努力与顽强研究”为主题写下了这篇短文,以表达学生对母校、母系和各位老师的感谢、感恩和感激。


2018年4月9日写成于港大602办公室



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