李鈞：中國電離層空間的探路人

李鈞，中國科學院武漢物理研究所研究員、博士生導師，1991年當選為中國科學院院士，主要從事電離層物理與電波傳播方面的科學實驗與基礎理論研究，是中國電離層聲重波觀測研究的創始人之一。

1994年4月5日凌晨，李鈞在進京申報載人飛行電離層研究的相關課題返回武漢的列車上，突發心臟病，不幸逝世，抱憾離開了中國載人航天事業。享年64歲。

作為一名科學家，64年的時間太短暫，李鈞走得太早、太快。然而，他和他的同事、弟子為我國電離層聲重波觀測研究和載人航天飛船消除電離層干擾，精確定位、定軌所做的探路性工作，永遠留在了空間物理領域的科學史冊上。

農家走出的勤奮學子

1930年3月，李鈞出生在邵陽縣下花橋鎮儲英村一個貧窮的農民家庭。為了維持生計，父親當長途挑夫，跋涉在湖南至貴州的漫漫挑夫線上。父親從自己和上輩人的經歷中悟出:沒有文化難以過上好日子。他決心把兒子李鈞送進學堂，讓他成為家中肚子里有“墨水”的人。李鈞對自己有幸成為眾多兄弟姐妹中唯一的讀書人感到非常高興。從他背起書包的那一刻起，李鈞幼小的心靈里就萌生了成為家中幾代最有文化的人的想法。于是，他暗暗使勁，課堂上認真聽講，課后認真溫習。

回到家里，懂事的李鈞，放下書包就主動幫助父母做一些力所能及的家務活。李鈞深知學習機會來之不易，經常一邊干活一邊學習。有一次，父母安排他去放牛。李鈞覺得既可以一邊放牛，也可以一邊學習，于是帶著書本上山放牛。李鈞把牛趕到山坡上，自己則坐在一邊做數學作業。當他把作業做完，抬頭一看：不好，牛不見了！只聽見有人喊道：“誰家的牛把菜吃光了！”李鈞拔腿就跑，看到吃菜的正是自己放的牛。父親得知情況后，向李鈞問明了原因，既沒有揍他也沒有大聲訓斥他，只是很嚴肅地對李鈞說：“念書是正事，要念出出息；放牛也是正事，不能丟失牛，也不能讓它去偷吃別人的菜和莊稼。”此后，李鈞放牛時要么把牛繩拴在樹上，要么把牛繩系在自己身上，這樣既可以讓牛吃飽，又可以讓自己有看書的時間，還可以避免讓牛走丟或去偷吃別人的菜、莊稼。

晚上，李鈞不用父母吩咐，自覺挑燈夜讀，常常大人們都睡了，他還在昏暗的桐油燈下做功課。由于學習刻苦，加上有一定的天賦，李鈞小學畢業后，以優異的成績考入邵陽市二中。這讓全家人都為他驕傲。

去邵陽市二中讀書的當天，李鈞看到村里人以羨慕的眼光目送著他。父親為他挑著被鋪和大米，步行30多公里來到坐落在邵水橋旁的市二中。李鈞更加堅定了要為村子里的人爭氣，要為父母爭光的念頭。

在邵陽市二中，李鈞暗暗告誡自己，生活上不要與人攀比，學習上不能落伍。李鈞是這么想的也是這么做的，學習一絲不茍，遇到問題及時請教老師，沒弄懂的非要打破砂罐紋（問）到底。休息時，富家子弟成群結隊上街買這買那，而他卻抓緊時間學習。工夫不負有心人，由于他學習認真刻苦，成績優異，學校為了表彰他，免除了他的部分學費。

高中臨近畢業時，湖南和平解放，古城邵陽一片沸騰。邵陽市二中校園里到處歡歌笑語，李鈞積極地參加了學校舉行的各種迎解放的活動。高中畢業后，李鈞以優異的成績考取了武漢大學物理系。此時恰逢全國解放，學費和生活費全由國家負擔，這讓李鈞十分高興而且激動。更讓李鈞激動的是，祖國剛剛解放，百廢待興，需要大批有文化、有知識的人投入建設祖國的洪流。李鈞校準了自己人生的坐標，以一種更加寬廣的胸懷和熾熱的情感投入到大學階段的學習。在大學4年的學習生活中，他把精力和時間都花在學習上。

初探空間電離層奧秘

1955年，李鈞本科畢業，開始攻讀碩士學位。研究生階段，李鈞選擇了武漢大學物理系的電離層物理與電波傳播專業。

電離層是一門與人類的生活及經濟建設關系極為密切的學科，它對于人類發展太空事業，監測太空環境相當重要，是世界各國開發廣袤空間資源的一門基礎學科，因而，世界各國空間物理學家在這一研究領域的競爭相當激烈。

李鈞選擇了電離層，立志在空間物理領域有所作為。他與3位同學師從于武漢大學教授、原中央研究院物理所通信研究員梁百先和當時任教于武漢大學的莫斯科大學電離層專家古謝夫兩位專家。從此之后，他接觸的知識更為深廣，在空間物理領域的視野更為開闊。他靈活的頭腦和扎實的知識功底，深為兩位專家欣賞。一次，古謝夫教授上空間物理課，剛在黑板上寫出一個題目丟下粉筆，李鈞便宣告計算完成而且答案準確。古謝夫教授走到李鈞面前，用驚異的目光注視題解良久，然后輕輕拍著李鈞的肩膀，用欣賞的語氣連聲稱贊:“很好，很好！”

李鈞在學業上的長進，深得兩位導師的贊賞。不久，古謝夫教授便將自己的一個研究課題——“電離層漂移與不均勻結構的觀測與研究”交給了李鈞。于是，李鈞成為我國最早開展電離層小不均勻結構和漂移的實驗與理論研究的電離層研究者。

為了盡早完成課題，那一年春節，當人們團聚在溫暖的火爐旁品嘗佳肴之時，李鈞卻背起書包，踏著積雪，頂著寒風一頭鉆進了珞珈山上的觀象臺，開始了他的首個電離層課題研究。他全神貫注地觀察觀象臺的儀器記錄，那些通過垂測儀、電離層不均勻結構觀側儀掃描記錄的曲線，在一般人眼中是那么單調枯燥，但在他的眼里，卻是一首首內涵豐富，韻味無窮的“紀實詩”。

他一動也不動地坐著觀察、演算。由于觀象臺里沒有取暖設施，時間一長，他常常手腳都被凍木了，握筆的手怎么也不聽使喚。實在沒辦法了，他就中斷一會兒，站起身來在屋內活動身子，用熱氣呵呵手，隨后繼續工作。

這種工作大大損害了他的視力。承擔課題期間，他的眼鏡度數不斷提高，眼鏡片由200度換成500度，500度又換成800度，最后竟換成了1000度，鏡片上一圈圈的紋路，看上去像酒瓶底一樣。艱辛的付出終于迎來了收獲，在攻讀研究生2年多的時間里，李鈞在兩位導師的細心指導下，脫穎而出，除了課題研究外，還先后在《莫斯科大學學報》和《武漢大學學報》上發表了幾篇高質量論文。

為電離層觀測與研究插上翅膀

1958年，李鈞研究生畢業，被分配到中科院武漢物理研究所工作。由于工作認真負責，學術成就突出，很快由研究實習員、助理研究員，上升到研究所電離層研究室副主任、主任。在電離層研究室領導崗位上，李鈞千方百計改善科研條件，他用自己的事業責任心，用自己對空間物理的滿腔熱忱，不斷為觀測、研究工作增添硬件，極大地改善了我國電離層觀測、研究工作的條件，為中科院武漢物理研究所乃至我國電離層觀測、研究插上了翅膀。

李鈞深知，我國地廣人多，需要用錢的地方很多，國家不可能有很多的資金投入到科技方面的單一研究與攻關上。但他更加清楚，搞科學研究沒有適當的儀器不行，特別是搞空間科學，光靠人的肉眼是無法觀測到空間電離層的變化與規律的。因此，當他面對所里科研設備簡陋到連用于電離層觀測的聲圖儀都沒有的現狀時，他坐不住了。科研人員沒有必須的科研設備，就像戰士手中沒有武器，是無法進行科研攻關的。添置聲圖儀已刻不容緩。一心撲在工作上的李鈞，全力撲到這一關系到科研工作的大事上，主動跑上跑下，爭取設備。在李鈞的努力下，最后所黨委同意，從所里僅有的5000美元中擠出4000美元，添置一臺聲圖儀。

在長期的觀測實踐中，李鈞深深體會到:只靠一個臺陣的觀測分析僅是觀測的初級階段，必須建立一個“三點合一”的臺陣觀測體系，通過三點把波動的傳動方向、速度更精確地測量出來，才更先進，更科學。于是，他向中國科學院武漢分院提出建立天門、安陸、武昌三點臺陣觀測站，得到分院的批準。不久，下撥的用于從日本引進儀器設備，建立觀測臺陣的40萬元經費到位，6臺日產儀器很快運抵天門、安陸、武昌三點臺陣觀測站。觀測臺陣建立起來后，新的問題又出現了：沒有觀測主機——高頻多普勒接收機。如果沒有高頻多普勒接收機，臺陣的聲重波研究仍然是紙上談兵，但所、分院甚至中科院也無法擠出用于購買價格昂貴的高頻多普勒接收機的經費。主機不能缺，怎么辦？李鈞決定依靠研究所自己的力量解決。李鈞堅信，路是人走出來的，沒有錢購買，就走自力更生的道路，自己研制高頻多普勒接收機。

于是，以李鈞為主的一批科研人員，主動承擔起三點臺陣觀測主機——高頻多普勒接收機的研制工作。自從接下任務后，無論酷暑嚴寒，李鈞與同事們一起全身心地投入研制工作，即使節假日也顧不上休息。超負荷的工作，使李鈞因病住進了醫院。但李鈞人在醫院，心思仍在觀測主機的研制上。手術后不久，李鈞就悄悄回到魂牽夢繞的實驗室。在李鈞與同事們汗水和心血的澆灌下，高頻多普勒接收機終于研制成功。它集美國、日本同類設備技術之長，技術性能相當好。當時，這種儀器全球僅5套，而中科院武漢物理所就有1套。很快，李鈞和同事們又復制出兩臺，分別裝在天門、安陸，建成了較為完整的三點臺陣觀測站。

高頻多普勒觀測主機的研制成功，不僅為國家節省了大量外匯，而且完善了三點臺陣觀測體系，使電離層聲重波研究得以實現，為電離層與電波傳播觀測、研究工作鋪平了道路。

將理想和現實放逐太空

對電離層結構與狀態的研究，奠定了李鈞在我國電離層研究中的地位，為他贏得了聲譽。李鈞撰寫的《電離層不均勻體參量與電離層狀態的關系》等，成為我國早期電離層研究的重要成果。

然而，李鈞深知，科學研究永無止境，早期的成功并沒有使他滿足。在早期成果的基礎上，他又開始了向新的科學高峰攀登，開始了電離層和電波傳播領域更廣泛地研究和探索。在電離層小不均勻和漂移的實驗與理論研究的基礎上，廣泛將聲重波觀測研究方法應用于科研和實踐。李鈞在其開展的課題——電離層擾動的無線電診斷研究中，帶領他的弟子萬衛星等人，將科研的目光投向了空間物理的又一朵奇葩——廣義射線，在研究中發展、完善了電波傳播廣義射線理論。這種理論將空間、時間、波動矢量、波動頻率等因素全部融合，使之成為一種大視野的空間理論。系統解決了時空緩變、色散、各向異性和耗散介質中射線傳播的一系列正反問題。

李鈞的廣義射線理論與當今空間物理界越來越受到重視的“日－地系統的研究開發與應用”不謀而合。日－地系統由20～30公里以上的大氣層、電離層、磁層、行星際和太陽大氣組成，自1957年人造衛星上天，經過數十年的飛速發展，人們已經認識到日—地系統是一個與人類生存和發展息息相關的空間系統，它是一個互相聯系、互相制約的有機整體，孤立地、分層次地研究已不能全面反映日-地系統的本質行為。日－地系統受太陽活動而發生重要的擾動變化，系統各層次、各過程之間相互的耦合作用，影響航天、通信、導航、電力以及生態系統失調甚至破壞，它和地球、大氣、海洋的研究共同構成認識人類生存、發展不同層次環境的完整科學體系。因此，世界空間物理學界日益形成共識：在日－地系統中開展多學科交叉的綜合研究，以把握日地系統擾動過程的重要本質特征。只有站在日－地系統的高度以全球的觀點、交叉綜合的觀點來把握問題，才有可能對日－地系統獲得深刻的認識，研究出新的成果，服務于人類。

李鈞進行廣義射線研究過程中，注重對電離層進行綜合研究，同時也注重對電離層進行特色研究。他認為我國地形和位置特殊，早在20世紀50年代，外國人就給出了遠東電離層異常的特征，有科學事實表明我國的空間電離層有自己的地域特色，因此要特別重視我國電離層的個性研究。李鈞指出，20世紀90年代電離層系統研究的重大前沿課題，大體上可以從三個方面來概括：太陽－行星際－地磁鏈研究;地球空間系耦合過程研究;空間擾動過程對人類活動的影響。

廣義射線理論的形成，突破了傳統射線的樊籬，拓展了空間物理學界的思維空間，推動了李鈞在傳播領域的一系列研究。李鈞以廣義射線理論為基礎，在傳播正問題研究方面，提出現有的傳統射線理論都可看成是廣義射線理論的特殊情況，并可解決傳統理論難以解決的難題；在傳播逆問題研究中，提出了電離層擾動新方法。李鈞的研究，極大地豐富了我國空間物理理論，為我國的無線傳播、衛星通訊、航空航天事業的發展做出了一定貢獻，有力推動了地空通訊的工程計算、衛星軌道的運算和測定工作，使其進入了一個全新的發展階段。李鈞的《耗散和擾動電離層中的無線電波包的傳播》等論文，在空間物理學界產生了廣泛的影響。

我國載人航天計劃實施后，李鈞積極投身載人航天的子課題——載人航天電離層問題研究，帶領中科院武漢物理所的同事和弟子組成電離層研究組，承擔起給載人航天飛船探路的任務。飛船離開地球飛向太空，必須經過厚厚的大氣層。在地面上空60～1000公里的范圍內，存在有帶正電的離子和自由電子，這層大氣就叫做電離層。電離層會使無線電信號產生延遲或者奇變，飛船要進行精確定位和定軌，就必須考慮到電離層的影響并盡可能將其消除。面對這一課題，李鈞表現出極高的興致，準備將自己研究成果中的精華，運用到飛船定位等領域。

于是，從1993年開始，李鈞帶領課題組的科研人員開始了課題的申請和論證工作，并取得了初步成效，課題組為“神舟”飛船的試飛做了高精度的定位、定軌工作。

“科學家中最純正的榜樣”

熟知李鈞的人都說，從事電離層與電波傳播研究工作30多年來，李鈞一心撲在工作上，數十年來大部分時間都是在中科院武漢物理所度過的。有關他工作和資料，基本上都在研究所。由于他太過專注工作，就連他的兩個兒子都說他是“工作狂”。在他們的成長過程中，李鈞從未帶他們逛過公園，看過電影。李鈞被下放過，也曾應邀到美國講過學，去過的地方不少，但卻很少留下痕跡。以至他辭世后，前來采訪的記者找幾張合用的照片也找不到，就連所里的資料室里，也僅僅留存了他的一張一寸免冠照。

對此，與他同在中科院武漢物理研究所工作的妻子李利斌雖感遺憾但卻毫無怨言。她說，搞科研就是應該有一種獻身精神。讓她感到自豪的是，李鈞不僅擁有這種精神，而且走到哪里，就把這種獻身科學事業的精神帶到哪里，并向周圍輻射。李鈞知識淵博，治學嚴謹，行重于言：搞科研，從調查到實施，他身體力行，滴水不漏；帶弟子，身教重于言教，弟子們的項目報告，他逐字推敲。他所帶的博士生，現在都已成為電離層與電波傳播研究領域的中堅力量。美國波士頓大學電離層專業教授瑞利希曾說：在我們學校，還沒有像李鈞這種水平的教授。

李鈞生活簡樸，家中最顯眼的財物，是用農村常用的那種木箱所裝的幾大箱書。在美國講學時，他常常飯菜一鍋煮。李鈞一生只講奉獻，不求索取，曾先后被授予中國科學院先進工作者、優秀博士生導師、湖北省勞動模范、全國總工會“全國優秀科技工作者”、“五一”勞動獎章、有突出貢獻的中青年專家等榮譽和稱號。

著名美籍華人學者、美國伊利諾伊夫大學教授、臺灣高雄中山大學工學院院長葉公節稱贊李鈞是:“科學家中最純正的最佳的榜樣，我輩范例”。