以身许国 叩开地球之门

孟海鹰

黄大年是吉林大学地球探测科学与技术学院教授，东北地区第一批“千人计划”特聘专家。2009年，黄大年从英国剑桥返回祖国，被选为国家“深部探测关键仪器装备研制与实验项目”首席科学家。7年间，黄大年带领团队在航空地球物理领域取得一系列卓越成就，以拼命三郎精神叩开“地球之门”，抢占国际前沿科技制高点。

积劳成疾，天不假年，2017年1月8日，黄大年病逝于长春。他用短暂的一生书写了新时期知识分子的壮丽华章。

7年前的平安夜，黄大年坚定地登上回国航班。

身后，是在剑桥大学旁的花园别墅；是弃在停车场的豪车和满满两仓库药品；是学医的妻子放声痛哭，忍痛关闭的两个私人诊所……

心中，是这个从大山中走出的孩子从不曾忘却的赤子情怀。

黄大年1958年出生在广西南宁一个父母都是知识分子的家庭。恢复高考后，他以优异的成绩考取了大学。

2009年4月，当接到吉林大学传来的国家“海外高层次人才引进计划”后，黄大年表示马上回国。他觉得，作为高端科技人员，在硕果累累的时候回来更有价值。此时，黄大年已在英国剑桥ARKeX航空地球物理公司任高级研究员12年，是航空地球物理研究领域享誉世界的科学家，主持研发的许多成果都处于世界领先地位。

回国后第六天，黄大年与吉大正式签下全职教授合同，开启了“拼命黄郎”工作模式。

7年来，黄大年仿佛铸剑者，在航空地球物理领域为祖国巡天探地潜海的目标——向深地深空深海进军铺路筑桥、锻造利器。

“通俗地讲，就是要透视地球，给地球做CT。军用、民用都有大用场。”黄大年的助手于平教授说，比如地震海啸等地质灾害的发生，都有深层次机理，必须向地球深部进军，了解地球深部地质构造。

作为地球深部探测计划的重要部分，探测技术装备必须突破发达国家的技术封锁。回国后，黄大年成为国家“深部探测关键仪器装备研制与实验项目”首席科学家。数年间，国家为此投入4.3亿，召集了400多名来自高校和中科院的优秀科技人员，黄大年率领团队取得了一系列重大成果。

固定翼无人机航磁探测系统工程样机研制成功，填补了国内无人机大面积探测的技术空白；无缆自定位地震勘探系统工程样机研制突破关键技术，为开展大面积地震勘探提供了技术支持和坚实基础；成功研制出万米大陆科学钻探工程样机“地壳一号”，为实施我国超深井大陆科学钻探工程提供了强有力的技术装备支持。

2011年，黄大年负责组织高科技联合攻关团队，承接科技部“863计划”航空探测装备主题项目，开展军民两用技术研究。超高精密机械和电子技术、纳米和微电机技术、高温和低温超导原理技术等多项关键技术进步显著，快速移动平台探测技术装备研发也首次攻克瓶颈，突破国外封锁。

黄大年回国前，我国对于航空重力测量的研究，尤其是重力梯度仪的研制，仅停留在理论和实验室样机研究阶段；现在已经进入了工程样机研究阶段。在数据获取的能力和精度上，我国与国际的研发速度相比至少缩短了10年。而在算法上，则达到了与国际持平的水平。

黄大年经常工作到凌晨两三点，除了加班，他平均每年还要出差130多天，而且乘坐的大都是午夜航班，只为节省时间多工作。

2015年，爱人生病入院，黄大年半夜飞回长春，他先回家给老伴煮了面条送过来，然后就拿起笔记本电脑蜷缩在陪护椅上开始工作。

“黄老师出差时，经常中午把电话调成免提，在办公室为学生远程讲课。他常说，我有一身本领，想尽快教给学生。”“坐火车坐飞机，不是改PPT就是看资料，什么事都要做到极致。入住酒店后第一件事从来都是工作。”学生们回忆说。

2016年12月14日，是黄大年胆管癌手术的日期。“12日晚上8点多，黄老师让我去办公室汇报一个项目。谈了两个多小时，他仔细告诉我以后应该怎么做。”“第二天术前检查，他又让我陪他，因为昨天的任务没有说完。”“手术前一天，老师手肿得厉害，但他仍和平常一样，掏出笔记本，又详细交待了昨天的规划。”学生王泰涵说。

“人生的战场无所不在。”手术前夜黄大年发朋友圈感慨。2016年的平安夜，病体难支的黄大年是在病房度过的。2017年1月4日，黄大年陷入深度昏迷，直至8日离世。

（摘编自2017年5月18日《人民日报》）

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①人的生命相对历史的长河不过是短暂的一现，随波逐流只能是枉自一生，若能做一朵小小的浪花奔腾，呼啸加入献身者的滚滚洪流中推动历史向前发展，我觉得这才是一生中最值得骄傲和自豪的事情。

（黄大年《入党志愿书》）

②他是一位战略科学家，同时也是目光高远的教育家，培养学生是为了学科发展的未来、人才建设的未来、国家战略的未来。为此他担任了“李四光实验班”的班主任。

（李己平《纯粹的人 黄大年》）

自然数1、2、3……是数学之起点，其他所有的数都是从自然数衍生出来的。自然数的实物原型可能是十个手指，否则我们不会采用十进位制。

自然数均为正数，负数之引入解决了小数不能减大数的困难，例如1－2＝－1。负数也是有原型的，欠债不就是负资产吗？所以负数概念的形成恐怕与人类早期的商业借贷活动有关。

零是数学史上的一大发明，其意义非同小可。首先，零代表“无”，没有“无”何来“有”？因此零是一切数之基础。其次，没有零就没有进位制，没有进位制就难以表示大数，数学就走不了多远。零的特点还表现在其运算功能上：任何数加减零，其值不变；任何数乘以零，得零；任何非零数除以零，得无限大；零除以零，得任何数，零的原型是什么？是“一无所有”还是“四大皆空”？

零和自然数以及带负号的自然数统称为整数。以零为中心，将所有的整数从左到右依次等距排列，然后再用一根水平直线将它们连起来，这就是“数轴”。每个整数对应于数轴上的一个点，这些点以等距离互相分开。你看！负数和正数分列左右如雁翅般排开，零居中央，颇有王者气象。

分数的引入解决了不能整除的困难，例如1÷3=1/3。分数当然也有原型，例如三人平分一个西瓜，每人得三分之一。

数轴上相邻两个整数之间可以插入无限多个分数以填充数轴上的空白，数学家一度认为这下子总算把整个数轴填满了，换句话说，所有的数都已被发现了。其实不然！有些数就根本无法以整数或分数来表示，最著名的就是圆周率，分数只能表示其近似值而非准确值。人们将分数化为十进位小数以后，发现有两种情况：一种是有限位小数。便如1/2=0.5；另一种是无限循环小数，例如1/3=0.33333……两者虽貌似不同，但都包含有限的信息，因为循环部分只是重复原有的并不包含新的信息。圆周率则根本不同，3.14159265358979323846……既不循环，也无终结，所以包含着无限的信息。想想看！北京图书馆里浩如烟海的藏书所包含的信息虽然极多，但仍是有限的，而圆周率却包含着无限的信息，怎能不令人惊叹！数学家将像圆周率那样无法用整数或分数表示的数称为“无理数”，无理者，不讲道理也！不知道为什么圆周率背了这么个恶名？我曾写过一首题为《圆周率》的小诗为之抱屈，不妨引其中最后一段以博读者一粲：

（原载《诗刊》1997年第8期）

自从祖冲之算出圆周率的数值介于“约率”22/7和“密度”355/113之间以来，一直有人在计算圆周率的更精确数值，最近利用电脑算到了小数点后两千亿位！但比起“此率绵绵无绝期”来，连沧海一粟也不如。就算用最快的超级电脑不停地算下去，一直算到地老天荒，也无法穷尽！此外还有人利用电脑将已算出的圆周率数值化为二进位数列后，对之进行统计分析，发现它像随机数那样具有最大的不确定性。圆周率本是圆周与直径之完全确定的比值，但它产生的无穷数列却具有最大的不确定性，我们不能不为大自然的神奇奥妙而感到惊讶和震撼。

   人与自然的关系，历史悠久。在远古时代，人对自然更多的是感激和敬畏，所以很多氏族把某种动物或自然物作为自己的图腾。那时，人对自然界的了解很少，某种自然力和生物对人来说是很可怕的。后来，随着人类的不断进化，人变得聪明了许多，发现自然界并不像想像中的那么可怕，并发现自然界有一定的运行规律，只要顺应了规律，人与自然就能和平相处，于是，人类成为世界的主宰。作为世界主宰的人类，应当认真处理人与自然的关系，手下留情，在自然界多留下一些朋友。因为自然万物都有自身的价值，而这些自身价值又是与人类息息相关的。我们保护自然界的朋友，就是爱护我们自己，也是关心我们人类的整体。

早期的测量技术

相传大禹治水时，“左准绳，右规矩”；就是说，他左手拿着准和绳，右手握着规和矩。“准”和“绳”是测定物体平、直的器具，“规”是校正圆的工具，而“矩”则是画方形的曲尺。尽管这些测量工具不一定真发明于大禹时代，但说明在上古时代，人们在生产实践中已经掌握了这些工具，也说明至迟在战国后期或汉初已经有了专门的测量人员。

《诗经·大雅》中有一篇《公刘》，其中有一句称公刘“既景乃冈”，就是在一个山冈上立表测影，以确定方向。公刘的时代大约是公元前15世纪末。

《周礼·考工记》称匠人“水地以县”，根据郑玄的解释，“水地以县”就是“于四角立直而县以水，望其高下，高下既定，乃为位而平地”。从这一记载看来，当时已经掌握了利用挂着重物的线来测量水平面的方法。《周礼》的成书不会晚于战国时期，而其中的一部分内容肯定可以追溯到西周时代。《周髀算经》《九章算术》证明，至迟在西汉时，人们已经能够使用多种方法测量山高、谷深、距离，并有方法同时测量山高及远。指南车和计里鼓车至迟在汉代已经出现，这为大规模、长距离测量提供了有利条件。

我国古代发达的天文学．还为人们提供了利用天象来定位的条件。《诗经》中《小雅·大东》有“维南有箕”（南有箕星）、“维北有斗”（北有斗星）这样的诗句，这首诗大致作于公元前684年前，证明当时人已经知道利用星座的位置来确定方向。《尚书·尧典》中记载的方向已有东、西、南、北四个，《尚书·禹贡》中增加到八个。1977年在安徽阜阳西汉汝阴侯墓出土的西汉初的六壬式盘上，由八干、四雏组成了12个方位。而在成书于西汉前期的《淮南子》一书的《天文训》中，已出现了24个方位。将式盘和指南针组合，就能构成测量方位的仪器，可以测出山川城郭的具体位置，比较精确地表示在平面图上。

“十字仪”或测距仪曾经是欧洲中世纪最重要的测量工具，一般认为，是由普罗旺斯的犹太学者利瓦伊·本·格尔森在1321年首先提到的。这种测距仪可以用来测量那些无法到达的或不能进行步测的线段的长度。然而北宋科学家沈括却发现，早在公元2世纪末，用十字线网格测量距离的原理在我国已经得到运用。

东汉末年，天下大乱，陈王刘宠却依靠他神奇的射技暂时保持了一方平安，《后汉书》卷五十有这样的记载：“宠善弩射，十发十中，中皆同处。”“宠有强弩数千张。”刘宠能“十发十中”的秘诀，据华峤的解释是“以天覆地载，参连为奇。又有三微、三小，三微为经，三小为境，经纬相将，万胜之方，然要在机牙”。由于这几句话相当隐晦难懂，一直没有引起人们的注意。

沈括在海州时，有人在地下挖到一只弩机，沈括看到后，觉得很奇怪：用它来观测山的整个宽度时，弩机上的距离很长，而用来观测山腰的一小部分时，弩机上的距离就很短。弩座看来就像一把带有分、寸刻度的尺。沈括认为，原设计者的用意是，当发弩人把箭架在不同的点，并用眼对准箭镞的两端时，他就可以在此弩机上测出山的度，从而就能计算出山的高度，就像数学家所用的相似三角形计算法一样。

这时，沈括理解了刘宠神射的奥秘：所谓“天覆地载”，是指双手握弩的姿势，一手在前，一手在后；所谓“参连为奇”，是指箭镞在所标刻度上的相对位置，这个位置又取决于目标的远近，这样就能确定弩的合适仰角。这一原理和使用相似直角三角形来计算高度和深度的原理完全_致。“三经三纬”，是设在一个框架上的，射手利用它们就可以上下左右地瞄准目标了。

（选自《中国古代的地图测绘》，有删改）

材料一：

在个人属性中，学习成绩、城市户口、东部地区、一二线城市正向影响青少年网络素养，年级对网络素养的影响为负向。数据显示，初中生的网络素养水平高于高中生。随着学习成绩的提搞少年的网络素养也显著提高。东部地区青少年网络素养水平显著高于其他地区，中部地区的青少年网络素养出现“凹陷”状况。以城市来看，一线城市青少年的网络素养水平最高。从性别上看，在上网注意力管理和自我信息控制方面，女性青少年优于男性青少年；在网上信息搜索的利用、网络信息分析与评价、网络印象管理方面，男性青少年优于女性青少年。

在家庭属性中，上网设备数量、与父母亲密程度、与父母讨论频率对青少年网络素养有显著的正向影响。与亲居住，对青少年上网注意力管理和自我信息控制能力的提高有显著影响。随着家长对青少年上网行为干预频率的提高，青少年上网注意力管理能力显著下降。与父母讨论的频率越高，青少在网络信息搜索与利用、信息分析与评价、网络印象管理方面的能力越高。

在学校因素中，学校开设相关课程、教师使用多媒体的频率与青少年网络素养呈正相关。数据显示，学校开设有关网络（信息）素养课程对青少年的上网注意力管理、网络信息搜索与利用以及自我信息控制有显著的正影响；教师使用多媒休的频率越高，青少年网络素养越高。

（摘编自《中国青少年网络素养有待提升》）

材料二：

未成年人在家上网的比例最高，且从81.1%增加到94.6%，网吧上网比例从37．6%下降 到17.7%。这与青少年整体上网地点分布的变化趋势相同。从网络接入方式看，手机上网使用率从63．0%上升至81.2%，台式机上网选择率从75．0%下降到70.2%。在互联网时代，智能手机相比于传统的PC（台式机）工具更加适用于碎片化的场景，未成年人更加青睐高度自由的手机终端，可以预见在不远的将来，PC时代或许将没落。在使用行为上，未成年人的搜索引擎使用率有大幅提高，已经从70%左右提高到了85%左右，网络游戏和论坛使用率出现了同比下滑楚势。但网络游戏的使用率仍然处于69.2%。笔者认为：将未成年人玩网络游戏看作洪水猛兽是不合理的，只要进行健康的引导，不失为缓解学习压力和提高情商智商的有效工具。网络购物使用率从16．1%增加到了43．9%，超过4成的未成年人有网购行为，这其中也包括一的非理性购买行为，未成年人在家长不知情的情况下随意网购的现象层出不穷，这需要家长、电商、政府的共同努力，从家庭监管、行业自律和法规完善等角度多管齐下，以保护未成年人网络权益和引导基正确进行网购。

（摘编自《青少年网民群体特征与上网行为的动态变迁----历年（中国青少年上网行为调查报告）研析》）

材料三：

“历年青少年网民的网络使用行为”统计图表    单位：%

（摘自《中国青少年上网行为调查报告》

（注）“娱乐、沟通”是青少年这一群体的主要上网动机，青少年对于网络新闻的关注度相对较低。青少年倾向于简单、互动性和社交性强的信息互动方式，QQ、微信等即时通讯网络软件迅速快捷的优势也是电子邮件、博客使用量下降的主要原因。网络视频能够以电脑或者移动设备为终端，进行可视化聊天，这能够有效满足青少年即时交流和学习的需要。随着生活水平和收入的提高，很多家庭都给子女更多的零花钱。