——记中国科学院测量与地球物理研究所所长孙和平研究员

本刊记者　钱朝军　特约记者　周熙檀

　　
　　人类大脑的重量只有三磅，但其运转工作却藏有无数的秘密。无论科学家们多么想精确研究大脑的秘密，我们也已掌握大脑的内部结构，谜题仍无解。
　　地球亦如是。它无时无刻不进行着细微或剧烈的表面和内部运动，地震、海啸、火山爆发、矿藏资源形成和板块运动，及其在日月等天体引潮力作用下的周期性形变等。然而，认识地球圈层相互作用及其动力学特征并获得内部结构是当今国际地学界公认的重大科学问题，也是难题。
　　如同对大脑秘密的不懈追求一样，科学家们也在探索大地运动的奥秘。无法进行“开颅术”，更多要依靠高精度仪器测量和理论模拟等研究手段。我国致力于此领域研究的科学家中，中国科学院测量与地球物理研究所所长孙和平研究员就是其中一员。
　　孙和平选择这条路或说造化弄人；而走上这条路，是勤奋严谨治学的因，种下开拓创新的果。比如，他在国际上首次将地表高精度重力测量结果应用到地球液核动力学椭率和核幔边界粘滞度问题研究中，获得了地球深内部结构重要参数。
　　
年少磨砺更勤勉
　　
　　采访孙和平是在一个雨天，雨天适合回忆，回溯往昔。那个时代、那些经历、那些精神和那些影响他的人，他的讲述始终平静，然而，微红的眼圈显示了勤奋坚持的不易。“数十年如一日，一般人很难做到。”这是许多人对孙和平的评价。
　　“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”，王国维在谈到做学问的最高境界时这样总结。
　　尽管出生在美丽富饶的江南水乡，在60年代初国家困难时期，与许多家庭一样，孙和平小时候家里经常缺衣少食。但靠手工劳动和耕地生活的朴实父母始终教导孩子们“诚实做人、辛勤耕作”。因此后来，表里如一和勤奋刻苦是孙和平学习研究、为人处世一以贯之的态度。
　　最近的一次同学聚会，同学们又开玩笑说起当初勤奋学习的典型孙和平：经常躲藏在合肥中国科技大学校园树丛里背英语单词，深夜的时钟不转点肯定见不到他回宿舍。
　　上中学时，孙和平就经常在低矮潮湿的小房间和微弱的煤油灯下苦读到深夜。夏天晚上蚊子“集体出动”，那时没有电，更没有电扇一说，他或是穿着长衣长裤，或是躲进闷热且不通风的蚊帐。读高一时，语文成绩优秀的孙和平写的作文曾被老师作为范文在课堂上讲解。
　　1975年海城大地震和1976年唐山大地震是中国历史上的重大事件。为了加速中国地震研究步伐，北京大学、中国科技大学等三所高校的地球物理专业连续三年各招生60人。就在这一年，孙和平参加了江阴市乡镇组织的统一选拔考试，包括语文和数理化等课程，并以优异成绩从参加考试的50多人中脱颖而出。中学期间，物理老师的半导体课程给他留下了特深的印象，让他有了系统学习无线电的理想，曾购买过一些廉价的半导体零件，尝试组装收音机。虽然最后以失败告终，但是，这丝毫不妨碍他对无线电探索的欲望。
　　阴差阳错，孙和平进入了地球物理专业，他对这个专业完全没有概念。那个年代没有自己选择专业的机会，服从国家需求是时代的需要，也是他性格使然。所以，同学聚会才总是回忆起全班最刻苦最努力的孙和平。
　　说起这些，孙和平总归因于“笨鸟先飞”，但爱迪生曾经说过：“天才就是1%的灵感加上99%的汗水。”他常用“勤奋刻苦坚毅，知识的母亲”来激励自己。
　　1976年年底，中国大地开始呈现出一派欣欣向荣。这为求知若渴的年轻学子提供了阳光和雨露。中国科技大学的老师们积极负责的态度，引导孙和平与同学们更加刻苦努力。微积分是数学中的基础，也是地球物理学重要专业基础科，学习难度仅次于数学系。数学老师严格要求导致一次期中考试全班60名同学过半“挂彩”，80分以上的仅有3人。一直勤奋读书的孙和平在这次考试中拿到了75分的成绩，名列前茅。
　　不管多难，总能把它攻克，这是孙和平所具有的典型精神。大学毕业参加工作后，孙和平经常到山区出野外，但他从来就不怕苦不怕累，出色完成各项野外测量任务。“童年和中青年期间形成的人生观和价值观是我一生的财富。”孙和平说。
　　
机会青睐准备者
　　
　　大学毕业后，孙和平进入中国地震局地震所工作，刚开始被分配到水库研究室。偶然的机缘，他调动到重力研究室，参与地震局系统全国重力台站管理工作。从分析重力固体潮资料和海洋负荷潮汐研究开始，他切入了此后为之一生奋斗的研究领域。期间他经手购买了地震所历史上第一台微型计算机（天浪星一号），并完成了重力固体潮调和分析计算机程序的移植任务，结束了数据分析处理需要手工纸带穿孔的历史。
　　由于地球表面的重力观测设备所记录的是全频段信号，而当研究某种特定信号特征时，需要将其他信号作为噪音消除。而其中海洋潮汐和大气变化是地表主要干扰源。据孙和平介绍：“自1972年美国科学家Farrell WE发表论述海潮负荷论文后，重力场海潮负荷改正理论问题成功解决。但是由于气压密度随高程变化，无法套用海洋负荷理论，必须发展一套符合实际的物理模型将大气压力导致的气压负荷效应严格计算出来，再对观测实施改正，提高重力场观测精度。”
　　研究海洋负荷潮汐仅有全球海潮图是不够的，需要用加密的中国近海资料填补，面对从海洋研究部门获得的模拟海潮曲线图，孙和平拿着笔和尺子，一点点丈量、一步步计算，共花了近三个多月时间，将四个主要潮波振幅和相位图件实现信号的网格“数字化”，为后续的数值计算提供了丰富有效的数据和资料。而那一段时间，他刚因严重肺结核住院6个月后出院，病情还未完全恢复。
　　1982年，工作一年多后，地震局选拔部分优秀青年骨干参加中国科大“回炉班”提高基础理论水平，通过高等数学和外语考试选拔，孙和平再次回到母校，以夯实基础和专业基础课功底。这次“回炉”，对于孙和平的研究生涯具有重要意义。在这一年中，孙和平共选修了12门课程。特别值得一提的是，在参加理论力学课程期末考试的25位同学中，他是唯一获得满分的学生。
　　英语老师是同学们公认脾气古怪的单身老先生，水平没话说，脾气却太难耐，要求还非常严格。不到一学期，他的课堂上只剩下6个学生。孙和平就是坚持到底的其中之一。
　　“那一年的学习过程很艰难，想多学点知识，压力就非常大。”孙和平说，但是，他咬着牙坚持下来了，也因此打下了坚实的专业基础。做什么都投入，都必须要画个句号才算数的，这是孙和平。
　　机会总是青睐有准备的人。
　　再次回到工作岗位，孙和平系统研究了海洋潮汐负荷对地球物理场观测的影响，结合我国近海海潮模型，计算了西太平洋地区8个国家和我国主要台站重力、位移、倾斜和应变等负荷改正数值，为提高地震系统地球物理场测定精度提供了重要参考，与课题组人员一起编写的程序通过国家地震局组织的专家组鉴定。
　　期间，孙和平参加了一个中德合作项目，与德国汉诺威大学大地测量研究所专家共赴云南山区滇西地震试验场进行绝对和相对重力野外测量。由于做事严谨认真，英语口语不错，赢得了合作伙伴的信任。而这样的信任关系，在获得机会公派到比利时留学时起到了作用。德方项目负责人Torge W教授给比利时导师的推荐信上如此评价孙和平：“more than excellent”（比优秀更优秀）。
　　由于是留学法语国家，出国前孙和平参加了一年的法语速成班。事实证明，英语基础好，法语的学习也会事半功倍。法语班结束，他不仅通过了出国留学需要的法语选拔考试，而且在注册比利时新鲁汶大学攻读博士学位课程时获得了语言入学免试特惠。而大学的规定是外国留学生必须参加至少6个月的语言培训与课程学习，才有资格注册读学位。这正是付出就会有收获，勤奋就会有成果。
　　
异乡求读夜未眠
　　
　　1991年，孙和平获国家公派赴比利时皇家天文台留学资格，师承国际著名大地测量学和地球物理学专家、国际固体地球潮汐研究中心主任Ducarme B(杜卡默)教授，因为工作突出和成绩优异，一年后获欧洲地震和地球动力学研究中心资助在新鲁汶大学注册攻读博士学位。
　　老师确定的博士论文方向是领域前沿急需解决的科学难题，大气压力变化对地表重力和位移观测的影响，目的是在高精度重力和GPS资料中消除干扰成份以提高观测信号可信度。
　　科学研究是枯燥无味的，这个研究方向参考文献少，在建立物理模型方面几乎是“零起点”，研究难度很大。海水在不同深度上的密度是相同的，而大气的密度、压力随着高度、温度等因素变化，因此，模拟计算大气潮汐负荷对地球重力和位移场的影响，比海洋负荷潮汐影响研究难度大很多。再加上刚到异国他乡，既要克服语言和生活环境差异带来的困难，又要饱受常年在外的思乡之苦。但孙和平没有向困难屈服，更没有陶醉在比利时和欧洲各国旖旎的风光中，而是全力以赴地投入到课题研究。他怀着对理想的执著追求和对流逝岁月的无比珍惜，拼命地钻研专业知识，拓展自己的视野，提高自己的业务水平，目的就是回国后能更好地为科研服务。
　　在留学的几年中，孙和平对大气压力作用下弹性地球形变及重力场变化这一科学问题进行了系统深入研究，并编写了2000多条FORTRAN原始代码，每一条程序都浓缩了科研之难。一起共事的国际留学生来自中国、俄罗斯、法国、摩洛哥、南斯拉夫等。同学去打工，他在写代码；同学去逛街，他在写代码；同学去休息，他还在写代码。在同一办公室的一个摩洛哥同学曾形象比喻说，他每次来办公室时，孙在；无论多晚离开办公室时，孙还在。不分上班还是周末，几年如一日，从不例外。
　　在导师指导和自己的努力下，基于标准大气定律和大气圆柱体分布模型，孙和平在球形、非旋转、各向同性分布的弹性地球模型基础上构造和引进大气重力格林函数，解决了质量密度随高程分布复杂的负荷计算和理论模拟问题。接着又系统深入地讨论了格网划分、不同水汽含量、地球模型、气压高程、台站高程、周围地形、圆柱体半径和温度变化等对结果的影响，最终完成了一整套计算机软件。该研究在物理成因方面取得突破，提出了重力气压改正的物理方法，发展了新的理论。时任国际大地测量协会主席的Torge W教授评价认为“孙的工作将大气压力变化对重力场影响的研究大大向前推进了一步，为今后的工作提供了坚实基础”。
　　1995年11月，在由比利时、法国和加拿大等国的同行专家组成的答辩委员会面前和有80多人参加旁听的阶梯大教室内，他以娴熟的专业知识和外语表达顺利通过博士论文公开答辩，并以“la plus grand distranction”（最优异成绩）获比利时王国理学博士学位称号，属10%最优秀毕业生行列。中国驻比利时使馆教育参赞专程到新鲁汶大学全程参加答辩会并表示祝贺。博士学位论文被比利时皇家天文台地球物理系列专刊正式出版，并被比利时、美国、德国、英国、日本、俄罗斯、芬兰、荷兰等25个国家的图书馆和同行收藏。读博期间，他发表的6篇论文多次被国际同行引用，包括2003年USNO、国际地球自转服务规范、JGR和PEPI等高端期刊论文等。
　　获得博士学位后，看到许多留学的朋友移民加拿大，孙和平也在回国还是继续留在国外的选择中艰难斗争。最终，他还是决定以诚信为本，毅然放弃了继续留在国外的机会。带着深厚的理论基础和娴熟的专业技能，怀着拳拳报国之心，携妻子一起踏上了报效祖国的无悔之路……
　　
数年积累结硕果
　　
　　“要树立科学有险阻和苦战能过关理念，科学研究尤其是基础研究不比种田和工厂生产，它是属于一种探索行为。是为了认识自然现象，进而总结或者发现这种现象规律的科学，往往在起步阶段很少或者没有参考，走前人没有走过的地方，困难是可想而知的。”孙和平谈到自己的工作时如是说。
　　正是基于这些与国际接轨的前沿基础研究积累，回国后的他一刻也不停歇，积极组建团队，申报课题。先后主持承担并完成了科学院和国家教委回国留学人员科研基金、中科院院长基金、国家攀登项目三级课题、中科院重点项目、国际重大专项子课题、国家基金面上、重点、杰青和创新群体等项目。依托于这些项目，他扎扎实实、默默无闻地进行着地球重力场变化机制的探索，带领团队将高精度超导重力技术应用到地球动力学和内部结构研究。
　　在测定地球重力场垂直分量的各类仪器中，超导重力仪被国际同行公认为是精度最高和稳定性最好的仪器。该仪器被安装在全球各地，被各国政府部门列入为地球物理和大地测量研究服务的重要重力测量手段。目前国际上有近40台超导重力仪器在运行工作，我国共有5台，其中科学院系统的3台就是由孙和平团队管理，分别安装在武汉国际重力潮汐基准站、拉萨和云南丽江台站。
　　基于国际超导重力仪网络高精度观测资料，孙和平带领学科组在地球内部动力学现象的理论模拟与检测方面取得了一系列进展。在当今“地球液态地核近周日共振（自由核章动）现象”这一国际前沿科学问题系列研究中，深入揭示了其与重力过程的紧密联系，确定了共振参数，可为获得地球深内部结构提供重要参考。其中获得的真实液核动力学椭率比流体静力平衡假设下的理论值约大5%结论是重力技术的重要贡献，并在数据处理中发展了全球资料叠积技术。构建了考虑地球液核动力学效应的SXD重力固体潮实验模型，这是目前国际上仅有的三个潮汐实验模型之一。与国际著名学者S Mathews基于VLBI和考虑核幔边界电磁耦合作用构制的理论模型具有良好的一致性，较传统的V Dehant理论模型更加接近真实。
　　观测和理论模拟并举，孙和平课题组用重力技术研究大地震激发的地球自由振荡现象，准确检测到地球自由振荡全部振型（包括42个基频、2个径向和49个谐频）和12个谱峰分裂。过程中，他们发现了低阶振型的谱峰分裂和因科里奥利力导致的环型球型耦合现象，观测到与地球内核各向异性有关异常谱峰分裂。有关文章发表在国际高端期刊上，并多次被引用，其中2005年作为参加者与J Park合作发表在Sience的论文是近年来国际地学界最受关注的成果之一。
　　此外，对国际上颇具争议的地球固态内核平动振荡现象（Slichter模）的存在和力学机制开展了深入研究，在对全球资料积谱密度估算基础上，检测到8组公共谱锋（其中3组与美国著名科学家Smith理论值相差仅为1.0%）。相关工作对认识地球深内部动力学现象具有重要意义。
　　在国际上首次将地表重力技术应用到核幔边界粘滞度问题研究中，获得了地球深内部结构重要参数，为探讨地球深内部物理开辟了新技术与方法，在国际同行领域中具有开拓性意义。
　　
研究所创新跃台阶
　　
　　作为我国大地测量和地球物理学科主要学术带头人以及中科院测地所所长，孙和平敏锐把握学科趋势，通过科研布局和团队建设，让一个中科院体量相对较小的研究所在行业领域焕发出创新光芒，走上新台阶。
　　2005年2月接任所长以来，他充分发挥班子人员和学术委员会作用，强调地球的局部和整体运动及其动力学机制研究，国家航空航天和军事测绘保障等战略部署，确定了研究所学科定位。面对地球系统科学圈层相互作用过程及动力学机制的重大科学问题，针对国家航空航天、军事和基础测绘、灾害监测、资源勘探等方面的重大战略需求，开展与大地测量相关的重大理论研究，突破核心技术瓶颈。为此，他积极推动学科组重组建设，自筹几百万经费建立自主知识产权的重力仪器实验室。
　　如今，根据中科院“创新2020”战略和“一三五”规划要求，研究所明确了清晰定位和发展方向，确定了瞄准高精度重力测量关键技术和地球核幔边界形状内部结构等重大科学问题为导向的突破方向，确定了地震大地测量,全球环境变化的空间大地测量探测与评估，多模GNSS精密定位/定轨及多技术组合导航，流域水环境对气候变化及重大水利工程的响应机制等重点培育方向。
　　在他多年努力和推动下，2008年武汉大地测量国家野外科学观测研究站建设取得重要进展，2009年参加我国二代导航系统建设科研取得重要进展，获得国家科技进步奖二等奖；2010年获批主持国家重大科学设备仪器开发专项；2011年“大地测量与地球动力学国家重点实验室”获科技部批准建设；2012年获得的省部级自然科学与科技进步成果奖就有7项，其中3项一等奖，承担国家基金的研究项目经费连续多年达千万量级，研究所科研经费总量由刚任所长时的几百万上升至近1亿元……
　　事实上，测地所在短短几年内显出的效力，除了科研布局，另一个关键在于人才支撑。为了吸引更多具有国际视野的优秀人才，孙和平曾在参加美国地球物理学年会等国际会议期间，亲自带队到美国寻找和动员合适人才。
　　近年来，科研人员学术论文发表的期刊档次不断提高，研究生优秀学位论文不断涌现。多篇获得了全国百篇优秀博士论文、中科院和湖北省优秀论文等，孙和平也多次获中国科学院和湖北省优秀研究生指导教师称号，2011年获中国科学院优秀共产党员称号，测地所近年内的快速发展得到中科院院长白春礼院士的充分肯定。
　　汗水点点滴滴，成绩实实在在。2013年4月份在波兰华沙召开的“第17届国际地球潮汐大会”上的共55个口头报告中，其研究团队有7位科研人员做大会口头报告，孙和平的报告重点介绍我国重力固体潮和动力学问题研究进展。
　　孙和平在推动研究所与国外相关科研单位的合作交流中做了大量工作。研究所与美、日、加、德、比、法等国家的科研机构和大学保持着密切合作，签署了多项双边科技合作协议，与比利时的合作项目从1996年开始曾连续4次被双边政府列入科技混委会合作协议中。“测地所是国际知名的固体地球潮汐研究中心。”这是国际同行对于测地所的定位，合作中孙和平也被国际同行公认是做事严谨和值得信赖的合作对象。
　　
传递朴素价值观
　　
　　在孙和平办公室里挂着一张照片，背景是中国银杏故乡安陆，一片金黄掩映之下，孙和平与他的骑友推着自行车坦荡地笑着。
　　这不是一张旅游照片，而是他个人精神的集中体现。测地所的同事都知道孙和平做事坚持认真。他喜欢骑自行车，170公里是他目前日骑行最高纪录。曾有一次单位组织研究所发展战略研讨会加红色旅游，目的地是相距120公里的红安，所有同事都坐在大巴上，唯有所长孙和平只身骑行前往。大巴8:30出发，他5:30就出发了，并按时在中午赶到。这是很小的事情，却透露出他不畏艰苦、不怕疲劳、一以贯之的坚持与努力。
　　“当今社会，科研人员时刻被各种诱惑包围，一个人肯定有比追求名利更重要的东西，人活着应该是要有点精神的。”这是孙和平对人生的深刻感悟，也是这样表达他自己做人的朴素价值观。同时，他将这种价值观身体力行，正逐渐形成研究所独有的文化，传递并影响新进的和年轻的一代科研人员。
　　“我对自己的要求是：作为一个双肩挑的科技人员，时刻提醒自己，知道自己是谁，什么是应该做，什么是不应该做，尤其是在名利诱惑面前，不能为一己私利和一时名誉而丧失了做人底线。”这是孙和平在走过30多年的科研道路后最大的心得体会，他认为一名成功科学家应该首先具备良好的科研道德和学风，不随社会浮夸和功利性的科研氛围和学风左右，同时树立科学有险阻和苦战能过关的理念，才能时刻从科学研究和管理中创新，从攻坚的苦涩中品尝那不寻常的甘甜。
　　在科研工作的实践中，孙和平深深地体会到事业要发展，人才是关键。他将教书育人作为自己义不容辞的责任，始终不忘对年轻学子德智体全方位的培养，经常提醒他们要努力学习，注意身体锻炼，将来要成为祖国需要的有用之才。在人才培养上，他倾注了许多心血和汗水，总是努力培育尊重知识，尊重人才的环境，促进一批青年人才脱颖而出。
　　对于年轻的一代学者和研究生，孙和平一直是寄予很大期待。他说，国家经济和社会发展以及国际开放政策给年轻一代提供了良好学习和工作的机会，中国梦的实现就是强国富民。“年轻人首先要了解我国社会和科技发展历史，知道今天的发展和良好科研条件是来之不易的。同时要将自己的理想信念与国家命运、科学发展和所从事本职岗位结合起来，才能在科研的道路上排除各种干扰、安下心来一心一意地做点事情，不要去计较一时的得失。”
　　今年是孙和平留洋回国工作的第18个年头，当问及当初选择时，孙和平总是平静回答说，我是国家改革开放的受益者，学成后及时回国服务是一个科技人员应尽的起码责任和义务。今年是孙和平走上测地所领导班子管理岗位的第13个年头（包括任4年副所长），他做事低调，几乎未曾接受过媒体采访。无论是做科研还是做管理，无论是在成绩还是在困难面前，孙和平不改脚踏实地、严谨求实的一贯作风。他对从事的研究工作给予了客观定位：我们开展的地球内部结构和动力学问题研究还不够深入，仅仅是做了些初步理论模拟和一些特定现象检测，在资料处理细节和力学机制认识方面有许多工作要做，值得深入探讨。
　　结合研究所“十二五”规划方案，孙和平正带领学科团队锁定“地球内部动力学、内部结构、核幔边界形状和耦合效应”等重大科学问题开展攻关，并很希望能利用卸任所长担子后的几年时间，集中精力将相关研究工作推向新的台阶。