何繼善：礦坑里走出來的科學家

唐天賦

“在地球物理學界，既懂方法原理，又懂研制儀器的，世界上僅有兩人，中國的何繼善是其中之一。”國際著名地球物理學權威弗蘭克·莫里森如是說。何繼善，我國著名物理學家，中國工程院首批院士。他創立的雙頻激電法和廣域電磁法等地球物理探測領域的重大理論方法，使中國在頻率域電磁法領域獨樹一幟，穩居世界領先地位。他和學生們帶著自制儀器，從山區到荒漠，從河流到海洋，為推動電磁法理論技術與儀器裝備變革，增加我國能源與礦產資源儲量做出了巨大的貢獻。

礦坑立志，勇往直前

1934年，何繼善院士出生于湖南瀏陽大圍山山腳下一個叫橋亭的小山村。此時正值戰亂，年幼的何繼善跟隨家人在戰火里顛沛流離。直至新中國成立，何繼善才在茶陵湘東鎢礦謀了一份礦砂化驗員的工作養家糊口。年輕的何繼善渴望祖國的強大，立志要為祖國尋找一條勘探地下寶藏的新途徑。1956年，在“向科學進軍”的號召鼓舞下，何繼善通過自學考入長春地質學院物探系金屬物理勘探專業。大學四年里，他是全年級唯一的各科全優的學生。

1960年，何繼善從長春地質學院勘探專業畢業，被分配到中南礦冶學院（現中南大學）地質系任教。從礦砂化驗員到大學生，再到大學老師，身份的轉變沒有讓他忘記曾在礦坑里立下的志向。

20世紀七八十年代，我國礦產勘探使用的多是進口或國內仿制的變頻儀。該設備非常笨重，如果去山區勘探需要用馬車拉，操作起來十分不便。何繼善在應用過程中發現，通過仿制改良是沒有出路的，不能從根本解決問題，必須自主創新，研究新的理論方法，研制新的勘探儀器。

為了探索地球勘探的新理論、新技術，何繼善藏在深山里做實驗，坐在田埂上搞研究。資金不足，他甚至變賣自己的衣物，籌錢買電子元件，自制儀器。為了實地檢測，他和學生們幾乎跑遍了我國不同礦種的礦山。

功夫不負有心人，一種全新的地球勘探理論橫空出世——雙頻激電法。1986年3月，何繼善攜“雙頻激電法”在國際上首次亮相，隨即引起了世界地球物理學界的轟動。何繼善基于雙頻激電法研制的雙頻激電儀相較變頻儀不僅更輕便，而且抗干擾能力更強，探測效率和精度更高，最大探測深度可達1000米。隨后，我國地質部門采用雙頻激電儀在甘肅找到了金礦，在河北找到了銀礦，在新疆發現了鉛鋅礦……僅我國，用它“掃描”出的礦產，價值就在2000億元以上。

當年在礦坑中立下的志向，終于實現了；那些為此付出的努力，終究收獲了成果。

技以載道，濟世為民

科學家們往往具有強烈的社會責任感和使命感，他們不僅追求科學技術的創新和發展，更注重將科學成果應用于實際生活，解決社會和人類面臨的重大問題。

1998年，正在巴西訪問的何繼善，從電視中看到祖國大地正遭受洪水的肆虐，內心久久不能平靜。作為一位科學家，他深感自己應該為消除水患做出努力。潰堤是汛期最大的災害，管涌滲漏則是造成潰堤的主要原因，因此快速準確查明管涌滲漏是汛期處險的關鍵。然而，國內外當時都沒有準確查找管涌滲漏的方法和儀器，只能人工拉網式沿堤巡查或派潛水員水下摸探。為了解決管涌滲漏探測難題，1998年年底，何繼善帶著團隊來到號稱“長沙頭上一盆水”的株樹橋水庫，一蹲就是數月。經過反復探索，何繼善想到了電流場和滲流場具有相似性。據此，他創立了探測堤壩管涌滲漏隱患的“擬合流場法”，研制出世界上首臺能在汛期惡劣環境下，快速準確探測堤壩管涌滲漏入水口的“普及型堤壩管涌滲漏檢測儀”。1999年，湖南漢壽縣蔣家嘴大堤突然出現特大管涌險情，何繼善帶領團隊第一時間趕到了大堤上。他們用“普及型堤壩管涌滲漏檢測儀”精準地查到了8個管涌口，迅速排除了險情。20多年來，何院士總是“聞汛而動”，為洪區的水庫大壩“把脈會診”，甚至在86歲高齡時還第一時間帶領團隊奔赴現場開展檢測作業。

知行合一，經世致用

過去，由歐美國家研發的“可控源音頻大地電磁法”是20世紀八九十年代礦產資源探測的主要方法，幾乎壟斷了所有人工源頻率域電磁法勘探市場。然而，何繼善在研究實踐中發現，“可控源音頻大地電磁法”存在理論先天不足、儀器設計思想和野外施工方法粗放等問題，致使其探測精度不高，且探測深度難以超過1.5千米，無法擔當國家“深地”戰略的探測重任。如何才能探得深、探得精、探得準，帶著這樣的思考，何繼善帶領團隊義無反顧地踏上新的科研征程。

“可控源音頻大地電磁法”之所以存在上述詬病，是因為電磁波向地下傳播方程的求解極其復雜，國際上一直都是采用定性、半定量解釋，或者是用近似公式對其作定量解釋。面對這道難題，何繼善攻關不怕難，一頭扎進紛繁復雜的數據計算中。科研的進行難免伴隨著各種困難的出現，但并沒有讓他退縮。為了檢驗自己的計算結果，何繼善帶隊到全國各地進行實地檢驗。有一次在大慶油田正值寒冬，室外溫度低至零下20攝氏度，73歲的何繼善院士不顧嚴寒在試驗現場指導，團隊成員是用棉被包裹著儀器完成的試驗。

歷經十余年的科研跋涉，何繼善終于在2005年正式提出精確求解電磁波方程的“廣域電磁法”。理論研究必須轉化應用才能實現其價值。何繼善帶著自主研發生產的廣域電磁儀先后在四川、貴州、湖北、安徽、遼寧、內蒙古、新疆、湖南等地不同地質環境下，開展了不同礦產的探測實踐，證明了這一裝備可廣泛應用于油氣藏、頁巖氣、地熱、金屬礦等礦產的探測上，且具有綠色、高效、低成本等突出特點。2013年，何繼善帶著廣域電磁儀在安徽冬瓜山礦區開展的“危機礦山電磁方法有效性比對”中完勝歐美方法和儀器，又一個讓世界為之驚嘆的“中國智造”誕生了。

近年來，以廣域電磁法為支撐的大深度高精度探測技術與裝備已將探測的深度延伸到了地下8千米，并被廣泛地應用于深地找礦、油氣勘探，極大地保障了我國的資源安全，成為國家“深地”戰略的關鍵支撐。“大深度高精度廣域電磁探測技術與裝備”榮獲2018年國家技術發明獎一等獎。

何院士認為：“最好的人生規劃就是將個人的命運同國家、民族的命運相融合。”作為中國工程院首批院士、著名應用地球物理學家，耄耋之年的他仍在全國各地奔波，堅持投身科普、教學、科研一線。在何院士心中，只要是關系到國家和人民福祉的事情，他就勇往直前，而年齡，從來就不是限制他腳步的障礙。未來，何院士還將繼續懷著對學術、對專業的執著，對祖國、對人民的熱忱，繼續奔赴每一場探礦之旅。