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第7章 仁者乐山 先难后获——访中国科学院院士李小文

李小文教授对于遥感有着最简洁的解释:“遥远的感知”。遥感就是从卫星上远远地给地球“拍照”,得到数据后,通过计算机分析处理,制作成遥感图像,“提取”大量有用的地物信息。而他自己就长期致力于遥感基础研究,在对地遥感反演方面和热红外遥感研究等方面取得了一系列突破性的成果,并开创了当前国际遥感基础研究三大学派中“李-Strahler几何光学学派”,由此我国在遥感应用基础研究领域处于国际领先水平。2001年10月18日,李小文荣获第三届长江学者成就奖一等奖;同年11月9日,又当选为中国科学院院士。在许多人眼里,作为我国遥感基础研究极少数国际知名的专家之一,李小文院士是一位智者。《论语》中有“智者乐水,仁者乐山”,对此李小文有着自己的一番理解:“搞科研,就是攀高峰,就要耐得住寂寞,坚持不懈,就要做仁者。”

遥感是人类“超越”自己的一种能力,它使得从一个腾飞的平台、多种视角重新认识和审视自己居住的地球成为现实。而从事遥感基础理论的研究者需要的也正是一种超越前人和自己的能力。1978年在我国独立进行的第一次大规模、多学科、综合性的遥感应用试验——腾冲遥感试验中诞生了“顽强拼搏、自强不息、团结奋斗”的“遥感精神”。正是在这种精神的凝聚下,北京师范大学遥感中心这个遥感集体已经在遥感基础理论研究方面取得了令世人瞩目的成就。作为这个集体的优秀代表,李小文教授更是在遥感基础理论研究中勇于攀登,不断超越前人的研究成果,成为国际上这一领域最顶尖的科学家之一。

1985年,在美国攻读博士学位的李小文在国际权威刊物《IEEE地球科学与遥感汇刊》发表了《针叶林冠层的几何光学模型》一文,就是这篇文章奠定了国际二向性反射研究中几何光学学派的理论基础,被国际遥感界的权威认为是该年度国际地球与遥感年会的三大重要贡献之一,1997年入选国际《光学遥感里程碑系列论文》,已被SCI引用一百多次。也正是这篇论文,标志着当前国际遥感基础研究三大学派中“李-Strahler几何光学学派”的诞生,使几何光学学派成为与传统的辐射传输学派交相辉映、各领风骚的主流学派。

翻开李小文的学术科研记录,我们不难发现,他的科研成就都是在敢于超越前人、突破自己的基础上取得的。1996年,针对遥感信息量的有限性,他明确提出了要获得遥感模型高精度反演结果必须基于先验知识的积累这一新思想,提出了解决遥感反演中“病态”问题的新方案,发展了基于参数空间分割的多阶段目标决策反演理论。在遥感界赫姆霍兹互易原理曾被广泛误认为可以适用于地表反射,1998年李小文证明了对互易原理的热力学证明中循环论证的错误,首次得出了正确的结论,结束了国际遥感界长达十余年的有关地表植被二向性反射互易性的争论;同年,针对大多数地表像元很难满足普朗克公式适用的同温体条件这一事实,首次提出了非同温像元有效比辐射率的新定义;1999年李小文首创了普朗克定律用于非同温黑体平面的尺度修正及其二阶台劳近似。

理论创新的最终目的还在于应用和服务实践。李小文醉心于理论研究工作的不断超越与发现,也基于他对现实问题的探索,特别是对祖国建设的关注。

1988年,当李小文发表了引起国际遥感界广泛关注的论文《不连续性植被冠层的间际率模型》时,正值我国陕、甘、川三省交界处的几个大熊猫自然保护区的箭竹因大面积开花而枯死,稀世珍宝大熊猫面临饿死的危险。李小文听到这个消息后心情无法平静,他决心用自己的成果拯救大熊猫。为使该模型更好地适用于我国四川王朗大熊猫自然保护区,李小文又在模型中加入了树干、地形等影响因子,有力地推进了二向性几何光学模型的实用化处理研究,为拯救大熊猫迈出了实质性的一步。1990年7月24日,在美国波士顿,李小文因在“大熊猫主食竹——箭竹的遥感测量与生态监测”研究方面的创意,被授予国际劳力士(ROLEX)“雄才伟略”奖。“劳力士”奖是对国际科学技术的研究应用方面有突出成就的科学家奖励,李小文是我国科技界的首位得主。在此基础上,李小文教授创建了“考虑入照与反射两方向相互荫蔽的几何光学模型”,它的应用成为国际上目前唯一经广泛验证和实际应用的森林遥感模型。此后,他的研究不断地向追求模型的完善和普适性深入,从根本上完善了描述植被二向性反射模型体系。

长江三峡工程,是世界瞩目的特大型现代化水利水电工程,从开工到蓄水水位达到计划高程。20年中,将有百万以上的移民“就地后靠”,重建家园,这将对库区本已十分脆弱的生态系统造成巨大的压力,一旦发生较大规模的滥垦乱伐,其后果将不堪设想。尽管工程设计对此已有很好的规划和对策,但任何完美的规划都难免与实际情况有不完全吻合的地方,问题的关键是设计者必须全面掌握实际情况,并能在漏洞出现以后及时采取相应的补救措施。因此从1994年开始,李小文就开始推动“用多角度遥感实现三峡水库蓄水和移民垦殖后植被覆盖的变化的动态与监测”工作,借助卫星遥感、地理信息系统和全球定位系统,可以直接掌握三峡植被的变化情况以及时制止和追查对坡地的违章使用。李小文用自己的所学为三峡工程尽了一份力。

2000年,李小文教授获得了中国高校科学技术奖一等奖。他发表的研究论著已有160余篇部,研究论文有38篇被SCI引用557次。同年,李小文担任国家重点基础研究发展规划项目(“973”)——“地球表面时空多变要素的定量遥感理论及应用”的首席科学家,这也是遥感基础研究领域的第一个“973”项目。继“973”项目之后,他又成功申请了两个国家基金项目和三个“863”项目。2000年美国青年科学家总统奖的一位获奖者认为“李博士的成果将会使北京师范大学成为这一领域世界级的研究中心。”

两年多来,北京师范大学遥感研究中心已经聘请了十几位来自美、英、法、加等国家的知名华裔专家为兼职教授,共带研究生以及合作研究,涉及不同的国际前沿的研究方向,已经初步形成一个国外学有所成的知名华裔学者为祖国服务的基地。正是在这样一个具有开放、国际化的研究基地中,李小文教授多年来得以实践着“两个基地模式”的研究方式为祖国服务。经历过十年“文化大革命”的李小文深深知道科技创新对于祖国发展是多么的重要,也深深知道祖国对于科技工作者所寄予的厚望。

“衣冠简朴古风存”,不管是在长江学者成就奖的颁奖典礼上,还是在北京师范大学为其当选院士召开的庆功会上,人们见到的李小文总是上身穿一件夹克、脚穿一双平底布鞋,其实这也是他常年的打扮。李小文最爱喝北京的二锅头,因为那酒喝起来有一种沧桑感。清代诗人吴延祁有诗云:“自古才人千载恨,至今甘醇二锅头。”在外面吃饭,他总会将剩下的饭菜打包;一边将没有喝完的二锅头塞进衣兜,一边说着那句“贪污和浪费是极大的犯罪”的名言。

看到一些研究生托词自己基础差,学业比较懈怠,李小文总是说:“你们没有谁比我的基础更差,名义上我也上了五年本科,但那五年不断搞运动,没有上过多少课,更没有专业培训和实习。”李小文1963年考进成都电讯工程学院时仅16岁,在同学们的眼中,他是一个“特立独行”的人。不追求考试成绩,不爱听老师讲课,当时他学习的外语是俄语,但经常捧着一本英文原版书看。别的同学一心只读专业书,李小文却文史哲无书不看。他的心不在刻板的课堂学习上,而整天遨游在图书馆中书的知识海洋里。

1965年12月2日,《光明日报》转载了姚文元著名的《评新编历史剧〈海瑞罢官〉》,同时在“编者按”里鼓励“各抒己见,展开争鸣”。初生牛犊不怕虎,李小文写了一篇批驳论文寄到《光明日报》,以期进行一番学术讨论。当时的《光明日报》已经决定刊登,原以为作者是一位老教授,但到学校调查才发现竟是一个未出茅庐的大二学生,没有批判的价值,最后将原稿退回学校作反面教材。

尽管没有遭受大规模批判,李小文毕业时还是被搁置了三个月。1969年被分配到西昌的一个军垦农场。在西昌农场种了一年半的田后,李小文被分到四川绵阳一家无线电厂,做起了供销和采购。1973年,李小文走出人生的低谷,担任了技术员,兴趣也慢慢转移到计算机上。他试制成功的“峨嵋1号”是当时四川省的第一台小型计算机,而让李小文感觉到春天脚步的是全国开始恢复研究生的招考。

1978年是科学的春天,是知识分子的春天。这一年李小文以中国科学院遥感所硕士研究生的身份,幸运地被挑选为我国改革开放后第一批公派留学生赴美留学。1979年,李小文在加利福尼亚大学圣巴巴拉分校师从美国著名遥感专家Strahler教授开始了艰辛的留学生活。1981年获得地理学硕士学位。这期间,已为人父的李小文不得不边带小孩边看书,还要做夫人的“陪读”。就在“陪读”中,李小文又获得了一个电子与计算机工程硕士学位。

李小文在美国获得博士学位后回国工作。1986年,受聘为中国科学院遥感应用研究所副研究员。从1992年8月起,国家自然科学基金委员会在国内设立了“资助留学人员短期回国工作讲学专项基金”,对经常短期回国工作的留学人员采取特殊政策,给予3年一个周期的较高强度的资助,扶持他们在国内也逐步形成科研和教学基地,促使这批留学人员在国内和国外同时有两个研究基地。这后来被称为“两个基地模式”。李小文就是最早实践“两个基地模式”的学者之一。

早在1989年李小文便开始了每年一部分时间在国内、一部分时间在国外,两个基地来回飞的做法,时称“哑铃模式”。1994年,李小文兼任美国波士顿大学遥感研究中心教授。1999年,他被北京师范大学聘为教授,同时担任资源与环境学院副院长。

由于国内国外两个基地都需要李小文来主持,分身乏术,他只能千方百计利用一切可以利用的时间。他在美国下午睡觉,晚上工作,早上5点(北京时间下午5点)坐第一班地铁到办公室工作,下午睡一觉,晚上6点(北京时间早上6点)又开始工作,这半天正好是北京的上班时间。通过电子邮件、传真、电话等与国内基地联系,处理国内基地事务,一直工作到午夜,再由办公室往家赶。在电子邮件的结尾处,学生们经常看到这样一句话:“现在已经不能再往下写了,我要赶最后一班地铁。”虽然经常在国外,但李小文教授说自己“随时听从祖国的召唤”。刘昌明院士曾说过:“在李小文身上,报效祖国的情怀比他在科学研究上取得的成绩更为珍贵。他是在美国拿到绿卡后,在祖国加入了中国共产党。”

李小文捐出自己的巨额奖金设立研究基金,用于奖励和资助年轻的科研工作者,激励学生投身遥感事业。

李小文认为搞自然科学,数理化基础固然重要,但文史修养也必不可少。对遥感理论他更多的是饱含深情、富于诗意的阐发。谈到遥感的优势,他曾引用苏东坡《题西林壁》诗:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同。不识庐山真面目,只缘身在此山中。”讲到遥感的大气纠正,他曾引用“扬州八怪”之一的金冬心的两句诗:“夕阳方照桃花坞,柳絮飞来片片红。”遥感信号受大气影响,讲起来很难让人理解,但这两句诗却非常形象地描述了这种影响,包括大气对光的瑞利散射(夕阳红),光在下垫面(桃花坞)与气溶胶(柳絮)之间的多次反弹(片片红)。讲到自己的成名作“遥感几何光学模型”,他说其实就是韩愈《早春呈水部张十八员外》一诗中的“草色遥看近却无”。

在古诗中轻松愉悦地领略遥感的魅力是学生们的耳福,如果再能和李小文老师打一把赌,那就是学生们的口福了。学生们都知道李小文打赌另有一番用意。因为他从来不反对学生的意见,哪怕是学生特别幼稚的想法,他都会说“试试看”。而打赌则能坚定学生敢于尝试的决心,他是用“赌”激励学生们刻苦钻研、积极进取。和学生打赌,李小文并不总是赢,有一次他就输了。有一位学生在实验观测中发现太阳可以从东北方向升起、西北方向落下。李小文起初认为这有悖于人们的常识,为了给学生一个发现真理的机会,他就和这个学生打赌。师生俩分头查阅资料,仔细进行论证。最终学生赢了老师并写出了一篇高质量的论文。

打赌不过是寓教于乐,为了激励学生创新,李小文将自己“长江学者特聘教授”的20万津贴捐出来作为种子基金设立了遥感基础研究基金。

“不贲不启,不悱不发。”对于李小文的良苦用心,这或许是最好的注解了。

注:李小文院士是我校1968届毕业生,他是我校培养的学生中的第一个院士。2004年4月,李小文院士到我校自动化工程学院工作。该文为李院士来我校工作以前撰写。

(摘自《中国高等教育》)

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