2008年6月26日星期四

浙大校长杨卫院士:导师“十戒”


 

杨卫 中国科学院院士,发展中国家科学院院士。1976年西北工业大学锻压专业毕业,1981年获清华大学工程力学系工学硕士,1984年获美国Brown大学工学院博士学位。教授。1997年任清华大学工程力学系主任,2004年4月任清华大学航天航空学院常务副院长。1999年任教育部长江学者特聘教授。2004年任清华大学校学术委员会主任。2004年9月至2006年7月担任国务院学位委员会办公室主任,教育部学位管理与研究生教育司司长。2006年8月起担任浙江大学校长。

 

研究生培养是高等教育的一项重要任务。研究生导师责任重大。导师不只是要向学生传授知识和方法,还负有传承精神、文化的重任。所谓带学生,就是和学生一起探求、开发,不是说有学问、学术地位高就能带好学生。导师要时刻牢记重任在肩,如何当好导师是大学教师的一个重要话题。今天我主要谈谈作为导师所不应做或不能做的十件事,可称之为“十戒”,作为导师应遵守的要则。

 

一戒“光当老板”

 

上个世纪七十年代末八十年代初我读研究生的时候,我们都称导师为老师,很亲切。八十年代我在美国读书的时候,同学之间提到导师时亦有称“boss”。时下研究生在网络文化等等影响下经常称呼自己的导师为“老板”。“老板”这个称呼有几重涵义,可以是爱称,导师给学生提供科研资助,指导研究方向;可能是憎称,学生觉得导师让自己做各种事情;也可以是戏称,是导师不在场时同学之间互相调侃。但是,导师自己不应以老板自居。

 

导师地位建立在三个权威基础之上,学术权威、道德楷模和经济资助的争取者。导师在学术上站得高、看得远,能够为学生争取到各种各样的资助,支持学生的研究,成为学生的楷模,这样才能确实建立起权威来。

 

导师指导研究生的过程并不完全是一个“我教你学”的过程。研究生做论文应该有创新,其中的创新点有些是学生自己悟出来的,有些是在导师指导下悟出来的。但是不管怎么样,学术面前人人平等,导师和学生应该是互相探讨,互相促进的关系。

 

中国有句古话:“一日为师、终生为父”。我认为“一日为师、终生为友”更为贴切。作为导师的最高境界不应该是“门徒遍天下”,而应该是“桃李满天下”。个人学术上很有成就、得到学界的尊敬,这都是比较高的荣誉,但是最高的荣誉应该是“桃李满天下”,这是导师自己内心世界能够得到最大满足的境界。

 

二戒“尽做监工”

 

导师们应该做到帮助学生在学术方面尽快成长,而不是整天监督学生每天做了什么事情,这样无益于学生的发展,也无助于学生做出高水平的创新性成果。所以导师要把学生当学生,不能视学生为劳动力、下属。在学术上应该和学生互相探讨,要尊重学生的人格。导师进行指导也应该是以激励为主,督促为辅。在导师和一群学生所形成的团队中,需要有和谐的学术生态,让大家都能自主表达自己的想法。

 

导师应该鼓励学生自主创新,不能要求学生过于循规蹈矩。完全循规蹈矩的学生可能成就也不高,而且要求学生完全循规蹈矩,可能会引起学生反感,引发师生关系紧张。

 

三戒“漠不关心”

 

导师对学生漠不关心是一种极端情况,但是这种情况目前有发展。现在全国高校每个导师平均指导在读研究生8人左右,这个数量在全世界是相当高的。美国是2-3人,欧洲更少,台湾地区、韩国和我们的情况差不多。

 

中国民间有句老话“师傅领进门,修行看个人”,这在一个导师指导学生数量不多的情况下或许可行,但人数多了以后就有一个规模化培养的问题。导师人均指导研究生的数量增加,容易导致精力分散,导师对每个研究生不可能都关注到。对学生关心不够很容易产生负效应,即个别学生或一批学生表现不是很好,影响到导师、学科甚至整个学校的品牌,这就是个人发展与集体品牌的关系。所以应该给学生足够的关心。导师对学生的关注往往影响到学生很长一段时间的发展。

 

再谈一下结构梯队化的喜与忧。目前存在一种比较普遍的情况,就是导师下面有老师团队、博士后帮助带学生,博士后下面又有博士,博士带硕士,形成了一个梯队结构。这种结构有好处,就是可以带很多学生,梯队的成果看起来很大。但是这种情况也有负面效果,就是导师跟学生的指导过程已经关系不密切了,极端例子也有,答辩时导师竟然不认识自己的学生。部分学生因没有得到导师及时的教导,尚未养成遵守学术规范的习惯,为了达到毕业要求,可能出现论文抄袭等问题,到这时候学生和导师就要遗憾终身了。

 

每个导师在整个学术生涯中可能培养很多名学生,每个学生对你来说是诸多学生之一,但是对每个学生而言,他的几年研究生生涯是他的一段重要人生经历,而导师就是这段人生经历中最重要的人,是领路者。

 

在这里我还要强调一下分类型关注与全过程关注的问题。导师要区分不同的学生,有的学生自主性很强,只要给予一些指导和指点就可以融会贯通;有的学生自主能力没有完全培养好,这就需要全过程关注。导师要体会每个学生不同的特点,针对不同的特点进行关注。

 

四戒“呵护过紧”

 

导师对学生关心的频次也需要把握。对一个学生,导师一个月关心一次和半个月关心一次,差别可能会很大。但关心的次数过多过频也未必合适。创新需要空间,学习研究需要时间,所以导师要留给学生必要的时间和空间。

 

培养研究生的目的何在?是为了完成某篇论文或者某个项目吗?不是,是为了培养他的研究能力。所以“呵护过紧”对培养能力不利。导师要在“呵护过紧”和“漠不关心”之间找一个平衡点,这也是做导师的艺术。

 

我们希望培养的学生具有多样性,造就品格,促进创新。这有点类似规定动作与自选动作。规定动作与自选动作的比例是需要掌握的。规定动作是基本的方法、学识,自选动作是学生的发挥。

 

对研究生的培养要有一个过程。有的工作是熟练性工作,做一段时间就会了;还有的工作是挑战性工作,要求高,要做的准备多。培养学生的过程就是逐渐从熟练性工作转为进行挑战性工作的过程。

 

怎样判断对学生是不是呵护过紧呢?有多种迹象可供观察,如在组会时学生不会讨论;学生不会提批评性、建设性意见;或者是导师在与不在大不一样,导师在场学生不肯交流,导师不在场学生可以交流得很好,等等。

 

五戒“批评不停”

 

导师不要总是批评学生。自信是学生很重要的品质,千万不要剥夺学生的自信。屡屡的心理挫折会使学生无措手足。偶尔一次严厉的批评是必须的,但是经常的批评是会产生负面效应的。

 

导师和学生在学识上可能没有站在同一高度,但师生在学识上的高下不应演化为滥用话语权。这会引起创新意识的泯灭,会引起学生的逆反心理与师生关系紧张。

 

实际上研究生、导师、培养环境的损益是一致的。学生有好的创新性成果,导师有荣誉感;同样导师的学术地位提高,学生也会有荣誉感。对学校来说也一样,学生培养得好、科研成果丰富,便充分赢得了学校的利益。

 

过度批评还会造成过度批判的学风与文风。蔑视权威的目的不是为了与权威作对,不是为了单纯批判,或者依靠批评成名。批判是为了对新领域、新问题进行深入思考。

 

六戒“处事不公”

 

导师处事不公的问题应引起我们的充分注意。导师断错一事便会挫伤一个学生的积极性。比如研究生培养机制改革以来,导师可以给学生一定资助,但是切忌将学生待遇过度细化、量化,导致学生之间的不平衡。

 

导师也不要把学生分成不同的亲疏远近,这样容易造成学生或不信任导师,或奉承之风盛行。如果在学生中出现这样的风气,就和大学精神背道而驰,就很难出成果了。

 

七戒“用心不专”

 

导师在其学术生涯的开始阶段往往是比较专注的。随着其学术地位的上升,就容易受到庞杂事务的干扰,从而分散精力。我想提醒年轻导师不要丧失“学术前行”的精神支柱。在逐鹿学术前沿时不要盲目跟风。导师自己如果不够了解,又没有足够的精力去研究,对学生的指导就不会很中肯。

 

研究中还要注意干与枝的关系、磨刀与砍柴的关系。导师要时刻把握研究方向,准确区分研究中的主要问题和次要问题。对年轻的导师而言,年轻时要打好学术底子,待阅历深厚后再做战略科学家。

 

八戒“治学不实”

 

前段时间,美国NSF(National Science Foundation)的项目不命中率接近90%,评审通过的只有极少项目。申请项目基金产生了“博彩”效应。因此有些申请人尽量将申请书写得令人印象深刻,提出一个个“good story”,制造一些新概念,而对实现的可能性却缺乏重视。当然,大多数科学家在申请书中用的是略为夸张的语言,在实际治学中保持了一个清醒的头脑。

 

20多年前就有人提出了“硬”科学与“软”科学的概念。“硬”科学是指可以完全被验证的科学理论,而其他无法完全验证的都是“软”科学。现在的科学很大一部分已经是“软”科学了。我这里并不是说“软”科学就不好,但治学需要尽可能的“实”,但又不可能完全“实”,需要从一个学者的良心上说:我已经尽可能地做到“实”了。

 

人脑具有“造概念”与“逻辑批判”两重功能。“造概念”功能太强会变成空想者,“逻辑批判”功能太强则没有创新,这需要一个平衡。借用胡适先生的话就是“大胆假设,小心求证”。

 

九戒“逐末忘本”

 

学生在研究中容易犯的一个错误是Tangent Off,走死胡同(或者说是刀不快,光砍枝蔓)。研究中遇上问题后,就容易沿着细梢末节走入歧路,把原来的研究目的丢开了。过度追求细节会导致丧失研究方向,容易做的东西先做,不太重要的东西做了很多,而忘记了真正重要的研究内容。

 

这与导师的判断力、价值观有关。导师需要帮助学生建立“什么是重要的”这一价值观,认准方向以后往下走,不要过多理会细节。当然也有可能出来一个细节是重要的、可以出成果的,这就需要导师的判断力,也要让学生具有这样的判断力:做大事,顶天立地,原始创新。

 

十戒“快速扩张”

 

年轻导师往往“心有余而力不足”,和其他研究组攀比学生数,喜欢多招学生。这样加速度过快、惯性过大,结果无力驾驭。因为年轻导师在初始阶段往往还不知道如何指导这么多的学生,也往往不知道如何获得科研项目来支持这些学生的研究;同时年轻导师还没有足够的吸引力招到最好的学生。年轻导师在自己的学术道路上还处在攻坚阶段,过早分散精力会导致成就不高。

 

所以我建议年轻导师在起步阶段指导三四名学生就足够了,等到自己视野比较开阔、可以触类旁通、科研经费也比较充足的时候,再来指导更多的学生。

 

(作者为浙江大学校长、中科院院士)

 



2008年6月22日星期日

广东成功实施全球首例腹腔镜小儿膀胱肿瘤切除


 

昨日(6月19日),经广东省医学情报研究所检索确认,珠江医院刚刚完成的腹腔镜下小儿膀胱肿瘤切除创下了全球首例。3岁的惠州小男孩膀胱被肉瘤塞满,5个月无法排尿,医生帮他切除了膀胱肿瘤,并用其结肠再造了一个新膀胱。

 

据珠江医院泌尿外科主任刘春晓介绍,这名惠州男孩家在农村,5个多月前他开始尿频尿痛,然后断尿,在当地治疗后一直没有效果,孩子要整天插着导尿管生活,后转到珠江医院治疗。经过检查发现,孩子的膀胱被恶性肉瘤塞满了一半,发病原因跟胚胎病变有关。

 

“目前膀胱肿瘤切除术是根治膀胱肿瘤的首选方式,成年人一般使用腹腔镜下手术,但是在儿童身上由于风险较大在此之前还没有使用过”,刘春晓介绍说,医院最终决定尝试。

 

6月17日上午,经过3个半小时的手术,刘春晓和手术组成员将患者膀胱肿瘤完全切除并进行了淋巴结清扫,然后再用独创的全去带乙状结肠新膀胱技术为患儿重新构建了一个新的膀胱。“结肠做成的膀胱能装150毫升尿,今后还可能再扩大,基本上能够正常排尿。”这名病童将于2—3周内出院。

 

据了解,膀胱肿瘤是泌尿系统中发病率最高的肿瘤,5岁以下的儿童多发。此外,成年人因为抽烟或受皮革、沥青、染发剂等环境污染的影响也容易患此病。

 



2008年6月18日星期三

解析日本地震速报系统:“跑”在地震波的前面


 

6月14日,日本东北部发生里氏7.2级地震,此次地震虽然震级较高,但由于烈度远低于我国四川汶川地震,且灾区人口较少,因此造成的人员和财产损失并不太大。而在此次地震中,吸引人们眼球的却是世界上第一个地震速报系统发挥了作用,使用这个系统的日本气象厅在最强地震波到来前10秒钟就通过电视等途径向公众发布了地震预警信息。

 

性命攸关的“时间差”

 

俗话说水火无情,而地震造成的损失很多时候要远远大于水火。由于地震是由地壳运动所引起的,人类目前还无法控制,因此准确地预报地震,减轻地震灾害损失,就成为人们一直努力的方向。目前,对地震的预报主要分震前预报和震后预警两种。震前预报是指根据地壳运动规律、气候变化以及一些特异的生物反应在地震发生之前预报地震的发生时间、范围、震级。而受技术水平的限制,目前震前预报的准确度还远远达不到人们的期望,经常是“事后诸葛亮”。

 

那么人们对地震的发生就真的束手无策了吗?深受地震灾害之苦的日本想出了另一个方法——震后预警。在研究地震规律时人们发现,当地震发生时,会发出两种地震波——横波(S波)和纵波(P波)。其中横波的传播比较慢,但会引起大幅的晃动,是引起灾害的祸首。而纵波的传播速度快,大约是横波的两倍,但震动幅度较小,相对危害也比较小。震后预警就是利用地震波传播速度的不同,在最强的横波地震波到达之前,向离震中较远的地区发布地震预警,使这些地区能够利用横纵波之间的“时间差”进行防震。而此次日本使用的地震速报系统采用的就是震后预警的方式。

 

一触即发的“神经”网

 

打开日本气象厅提供的地图,可以看到整个日本国土都覆盖着密密麻麻的观测点符号,足有几千个。这些观测点主要隶属于气象厅、大学、防灾科学技术研究所和国土交通省等机构,平时分散管理,但发生地震时可以立刻形成一个完整的网络。各个观测点在所负责的地区设置大量的地震仪,地震仪一般都埋在地下,每几百米一个,这些地震仪就仿佛是速报系统的一个个感觉细胞。当地震发生时,第一个感受到地震波的地震仪能立刻发出观测到的数据,通过系统向中枢——气象厅报告,而气象厅则会迅速利用超级计算机初步算出此次地震的震源、规模和强度,当地震烈度达到一定标准时,系统会马上向电视台、交通部门等单位传达,由其发出第一次紧急地震速报。日本科学家称,整个过程最快只需要约3秒左右的时间。

 

此外,由于仅由一个地震仪提供的数据十分有限,该项系统还会接连接收第二、第三个观测点的报告,随着观测点的增加,可供利用的数据也迅速增多,超级计算机计算与分析的精度也会随之提高。因此,速报系统还会每隔10秒左右发出第二次速报和第三次速报,内容也越来越精确。这样,除了保证第一次速报在时间上的迅速性之外,速报系统还最大限度地保证了速报的准确性。

 

日本的地震速报系统2004年开始试运行,面向的对象主要是新干线、公路、机场、航运等交通部门。自2007年10月开始,开始面向公众开放,主要是通过电视、广播、网络、手机等途径发布信息。除了发布信息,伴随着这套系统的应用,与之相配套的产业也发展起来。如在交通领域,很多高速列车上都安装了速报感应系统,正在运行的列车一接到地震速报就会立刻刹车减速。而在一些城市的高楼电梯里也安装了此类感应系统,接到地震速报后就停止运行。此外,在煤气、防洪、防火等领域,一些与速报系统关联的防范设备也开始被大量开放、使用。

 

与成功同在的无奈

 

虽然日本的地震速报系统看起来完备有效,但实际应用中却没少被人诟病。这是因为,首先对地震灾害的预报并不全面。这套系统只能为离震中较远的地区提供地震速报信息,对震中和离震中较近地区却依然无能为力,而这些地区恰恰是受灾最重,最需要预报信息的地方。其次,在预测的灵敏度方面还不尽人意。由于是震后预警,一开始就使自己处于被动的位置。而地震发生的情况千差万别,一些特殊情况经常会大大降低系统的反应时间。如在今年5月8日发生在东京地区的6.7级地震中,由于烈度处于系统反应标准的临界线上,系统判断是否应发出速报耗费了时间,结果直到接到报告9秒多后才发出第一份速报,完全没有起到速报的作用。最后,是速报系统的配套设施并不完备。如在2004年,虽然接到速报,一列正在行驶的高速列车依然没有刹住车,造成出轨。此外,在一些重要基础设施中,也需要更多的速报感应系统。

 

地震速报系统在以往屡屡出错,导致日本气象厅经常收到来自民众的电话,抱怨其是一个中看不中用的“摆设”。此次速报的成功,终于可以让气象厅长出一口气了。实际上,地震速报系统毕竟是人类在防震防灾方面的有益尝试,只要在关键时发挥了哪怕一次作用,也就证明其使用价值。


 

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2008年6月12日星期四

研究显示严格控制血糖对心脏并无裨益


 

美国《纽约时报》网站6月7日发表文章,题目是“严格控制血糖对心脏并无裨益”,文章摘要如下。

 

两项大型研究显示,Ⅱ型糖尿病患者如果严格控制血糖浓度,他们患心脏病和中风的风险不会降低,死亡率也不会下降。这两项研究共涉及2.1万名患者。

 

这一结论支持了美国国家卫生研究院今年2月公布的一项研究成果,当时,它负责的其中一项研究提前结束。研究人员称,严格控制血糖的参与者的死亡率实际上高于血糖控制不严的糖尿病患者,这令糖尿病专家难以置信。

 

现在,美国研究人员首次发表了研究的详细数据。澳大利亚开展的第二项研究涉及来自20个国家的参与者。研究人员也发表了他们关于血糖和心血管疾病的研究成果。澳大利亚的研究并没有发现严格控制血糖的人群死亡率更高,但也没有发现严格控制血糖可以降低患心血管疾病的风险。因此,两项研究都未能证实一个普遍信奉的假设,即Ⅱ型糖尿病患者如果严格控制血糖就不易患心血管疾病。

 

这个假设看起来几乎显而易见。心血管疾病占Ⅱ型糖尿病患者死亡原因的65%。由于糖尿病的特点是高血糖浓度,因此如果糖尿病患者尽可能地把血糖控制在正常范围内,他们患心血管疾病的风险也会接近正常。

 

糖尿病研究人员说,他们的观点是患者至少应适度控制血糖,以避免患眼病、肾病和神经疾病。但对心脏病来说,阻止并发症的唯一经证实方法是给患者服用他丁类降脂药控制胆固醇、服用降血压药和阿司匹林控制血栓,同时鼓励患者减肥和运动。

 

澳大利亚的研究的确发现了严格控制血糖的一个好处——患肾病或肾病恶化的风险略有降低。严格控制血糖人群的肾病发病率为4.1%,控制血糖不严人群的发病率为5.2%。

 

但是,对于这一研究发现是否是建议患者努力控制血糖的充分证据,研究人员观点不一。澳大利亚研究人员认为答案是肯定的。其他人则没那么确信。马萨诸塞综合医院糖尿病中心主任戴维·内森认为,降低肾病风险只是个“普通的好处”。美国心脏病学院校长道格拉斯·韦弗赞同这一观点,他说:“对这一数据很难真正感到兴奋。”

 

美国的研究所得出的严格控制血糖的患者死亡率高的结论让内森医生和其他人感到犹豫。

 

研究人员说,很难将美国和澳大利亚的研究进行比较。例如,这两项研究所调查的患者服用不同的降血糖药物,而且降低葡萄糖浓度的速度不同。

 

在这两项研究中,严格控制血糖是指血红蛋白A1C的含量为6%-6.5%,不严格控制血糖是指血红蛋白A1C含量为7%-7.9%,这是美国Ⅱ型糖尿病患者A1C的普遍水平。严格控制血糖很难——研究参与者最后往往服用多种药物,并且注射胰岛素。血糖浓度下降至较危险的低水平还可能导致严重的低血糖症。

 

国家糖尿病、消化系统疾病和肾病研究所糖尿病部门负责人朱迪思·弗拉德金医生说,虽然两项研究未能证明血糖/心血管疾病假设让人大失所望,但研究结果或许折射出改变糖尿病患者命运的难度。他们大多是中老年人,已经患病多年。

 

弗拉德金说:“你是在试图对身体已经遭受大量损伤的人进行干预。”但她说,年纪较轻或刚被诊断的患者的情况或许不同。“这是个尚未得到回答的重要问题”。

 

国家糖尿病、消化系统疾病和肾病研究所的约翰·布斯认为,血糖与心血管疾病关系的假设不适用于确诊的Ⅱ型糖尿病患者。

 

布斯医生说,对这些人来说,“或许不值得通过严格控制A1C来降低心血管疾病风险”。


 

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2008年6月5日星期四

《自然》评论:“一基因一疾病”时代一去不返


 

正如不同基因可以导致类似的疾病,相同的一些基因或基因家族也可以对许多不同疾病产生影响。美国约翰•霍普金斯大学的Nicholas Katsanis说,“‘一基因,一疾病’的时代已经一去不返了。”

 

眼下,科学家正在利用结构生物学、基因组学和生物化学等手段来研究基因与疾病的关联,这似乎又回到了10年前的争论上来,即是否具有相同症状的疾病拥有相同的基因组和生物学起源。荷兰Radboud大学的临床遗传学家Han Brunner表示,“如果你知道这些致病基因和变异,你就会发现以前的疾病分类系统在多大程度上是正确的,又有多大程度的错误。分子生物学信息让我们更好地认识到,临床上真正重要的是什么。”

 

遗传学领域新一轮的研究浪潮正在揭示基因和疾病之间复杂的联系,其中包括那些由单基因缺陷导致的疾病。例如,一个名为XPD的基因编码一种参与DNA转录和修复的蛋白。长期以来,它激起了科学家的浓厚兴趣,因为该基因上的不同变异可以导致3种单独的疾病。

 

在5月30日的《细胞》杂志上,两个独立的科学家小组发表了微生物中的XPD蛋白结构图,这照亮了XPD三种命运的背后原因。研究人员发现,导致着色性干皮病(xeroderma pigmentosum)的XPD变异,会破坏与DNA结合的XPD酶部分。由于变异的酶无法修复日光照射造成的DNA损伤,新发现解释了为何该病患者患皮肤癌的几率很高。

 

不过,他们发现导致毛发硫营养不良症(trichothiodystrophy)的XPD变异会阻碍该蛋白加入一个更大的用于转录DNA的复合体。如果该复合体不能正常工作,患者就无法制造足够的蛋白,细胞就会早亡。研究人员表示,由于这种情况也会发生在癌细胞上,因此该病患者的癌症易感几率要比着色性干皮病患者低。

 

然而,事情不仅仅如此。XPD还具有另一层复杂性——在基础层面上具有相同遗传变异的患者有时会表现出不同的症状。Brunner对这种情况深有感触,他认为科学家应当开始更多地关注这些“外露层面”。他说,“如果认为这是临床上的差异性,那么我们就丢掉了许多有趣的生物学相关信息。”

 

今年3月,Katsanis小组在《自然—遗传学》上发表了一篇论文,内容是关于两种由机体纤毛故障导致的疾病。研究人员发现,导致Meckel-Gruber综合症的基因在患另一种Bardet-Biedl综合症的患者体内也会发生变异。进一步研究表明,当患者同时携带与这两种疾病相关的基因变异时,他们会表现出不同于二者任何一种的症状。

 

Katsanis小组在斑马鱼模型上进行了检验,结果发现,与这两种疾病相关的基因确实会在发育过程中相互作用。Katsanis提出,这两种病情实际上反映了单一生物路径的分裂。他说,“一旦我们将功能模块定义为包含多重基因,并着眼于那些表型符合这些模块宽泛的功能障碍的疾病时,我们就会反复地发现这些现象。”对此,系统生物学家已经试图通过绘制基因与疾病间相互作用图来定义功能模块。

 

尽管遗传研究的成本在下降,但临床的专家鉴定和意见仍然很昂贵。Brunner表示,“随着人们在测定患者基因型上的不断投入,他们正在注意到表现型数据质量的重要性。”这也就是为何需要“表现组计划”(phenome project),来探索表现型之间的关系。实际上,这一想法早就被提出过,但由于缺乏资助而一再推迟。(科学网 任霄鹏/编译)

 

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2008年6月2日星期一

专家解析:地震预报缘何成为世界难题


 

问:四川汶川5月12日发生的地震,波及大半个中国。日前,有权威人士在接受采访时说,对于地震预报,特别是临震预报,世界上没有过关,我们国家也没有过关,是一个世界难题。而民间一向有通过水质变化、动物大规模迁徙等现象判断地震的方法。那么,是否可以通过这些现象判断地震?地震预报为何成为世界难题?

 

蒋通(土木工程防灾国家重点实验室教授、博士生导师):首先有必要指出的是,地震预测和地震预报是有严格区分的。地震预测是指地震主管机构或科研人员对某一地区内地震活动的未来状态,包括发生时域、地域、强度等要素进行的估计和推测。而地震预报则事关重大,关系到人民生命和财产安全,关系到社会秩序的稳定。从地震预测到地震预报还需经历预测书面报告提交、地震震情会商形成地震预报意见、专家评审和报告、政府部门统一发布等多个阶段。

 

具体来说,地震预报一般分为:长期预报(未来10年可能发生破坏性地震的地域);中期预报(未来1年至2年内可能发生破坏性地震的地域);短期预报(3个月内将要发生地震的时间、地点、震级)和临震预报(10日内将要发生地震的时间、地点、震级)等四种类型。预报成功将可以避免或减少人员伤亡,减轻经济损失;但预报失误则可能给社会造成损失并造成正常社会生活秩序的混乱。

 

通常来说,地震预测的技术途径是通过地震前兆信息、室内和野外的模拟实验以及孕震机理的理论研究来实现的。那么地震预测究竟难在哪里呢?原因可能有以下几个方面:

 

一是地球内部的“不可入性”。地震震源位于地球内部,而地球和天空不同,它是不透明的。上天容易入地难,人类目前尚不能深入到高温、高压状态的地球内部设置观察仪器来对震源进行直接观测。同时,由于地震在全球地理分布不均匀,震源主要集中在环太平洋地震带、欧亚地震带和大洋中脊地震带,因此地震学家只能在地球表面很浅的内部设置稀疏不均匀的观测台站。这样获取的数据很不完整也不充分,难以据此推测地球内部震源的情况。因此,到目前为止,人类对震源的环境和震源本身特点,仍知之甚少。

 

当前,对地下震源变化的认知往往只能通过地表的地震前兆探测来推测,包括地震、地形变、地下水、地磁、地电、重力、地应力、地声、地温等不同的科学观测手段。我国民间流传通过水质变化、动物迁徙等前兆现象判断地震的方法,还无法确定是确切的地震前兆。实际上,目前不仅没有任何一种震前异常现象在所有的地震前都被观测到,也没有一种震前异常现象一旦出现后必然发生地震。

 

二是大地震的“非频发性”。一个地区大地震发生的概率小、复发间隔时间很长,往往要几十年到几百年,这样的时间跨度与人类的寿命、与自有现代仪器观测以来经过的时间相比,要长得多。作为一门科学的研究,必须要有足够的统计样本,而在人类有生之年获取这些有意义的大地震样本是非常困难的。迄今为止,对大地震前兆现象的研究还处在对各个具体震例进行总结研究的阶段,尚缺乏建立地震发生理论所必需的经验规律。

 

三是地震物理过程的复杂性。地震是在极其复杂的地理环境中孕育和发生的。地震先兆的复杂性和多变性,与震源区地质环境的复杂性和孕育过程的复杂性密切相关。从技术层面上来讲,地震物理过程在从宏观至微观的所有层面上都很复杂。众所周知,地震是由断层破裂而引起的。仅就断层破裂而言,其宏观上的复杂性就表现为:同一断层上两次地震破裂的时间间隔长短不一,导致了地震发生的非周期性;不同时间段发生的地震在断层面上的分布也很不相同。其微观上的复杂性则表现为:地震的孕育包括“成核”、演化、突然快速破裂和骤然演变成大地震的过程。以上地震物理过程的复杂性及彼此之间关联的研究深化,将有助于人类对地震现象认识的深化。

 

一个多世纪以来,地震预测是世界各国地震学家最为关注的内容之一。1973年美国纽约兰山湖和1975年中国海城地震的成功预报,曾使地震学界对地震预测一度弥漫着乐观情绪。然而,运用经验性的地震预报方法却未能对1976年中国唐山大地震作出短期和临震预报。此后,地震学家预报的圣安德烈斯断层上的帕克菲尔德地震,以及日本东海大地震均未发生(前者推迟了11年,于2004年9月28日才发生,后者则至今还未发生),又使地震学家备感挫折。

 

不过,通过世界各国地震学家长期不懈的努力,地震预测特别是中、长期地震预测取得了一些有意义的进展。我国是开展地震预报较早的国家,也是实践地震预报最多的国家。我国的地震预报水平世界领先,特别是在较大时间跨度的中期和长期地震预报上已有一定的可信度。就世界范围来说,地震预报仍处于经验性的探索阶段,总体水平不高,特别是短期和临震预测的水平与社会需求相距甚远。地震预测预报仍然是世界性的科学难题,可能还需要几代地震工作者的持续努力。

 

地震预测面临的困难既是挑战,也是机遇。解决地震预测困难的出路,既不能单纯依靠经验性方法,也不能置迫切的社会需求于不顾坐待某一天的突然进展。目前,我国已建立了1200多个地震监测台站,布设了总长度达数万公里的流动测线,建立了近万个群众业余监测哨,现代化的覆盖全国的地震观测网络已初具规模。与此同时,地震观测技术的进步和高新技术的发展运用,为地震预测研究带来了新的历史性机遇。因此,在科技进步、强化对地震前兆观测、开展地震预测科学试验、系统开展地球内部观测和研究的推动下,对地震预测的前景可以抱审慎的乐观态度。


 



野外调查显示:中国长臂猿销声匿迹


 

“我们进行长臂猿种群数量和分布调查,采用的是国际上通用的鸣声调查法。”中国科学院昆明动物研究所蒋学龙研究员说。长臂猿通常在早上都会发出嘹亮的鸣叫声,可以传播到2至3公里以外,而且每种长臂猿的叫声均不相同。所以我们调查的时候,就需要在山林间寻找一个制高点作为“听点”,并于天亮之前就赶到,进行监听,至少要持续到上午11:30。通常来讲,长臂猿每天鸣叫的几率是50%,为保证结果的可靠性,我们在每个地点都连续监听4天,如果一直听不到长臂猿的叫声,又看不到它们的活动,就说明此地有长臂猿分布的可能性非常小。

 

长臂猿,我国古代将其称为“通臂猿猴”。它是中国目前仅有的现生类人猿。去年11月,瑞士苏黎世大学和昆明动物所的科学家组成了一支14人的科考队,在云南沧源南滚河国家级自然保护区人员的配合下,对分布于滇西南沧源南滚河自然保护区内的特有亚种——云南白掌长臂猿进行了一次全面调查。

 

昆明动物所的蒋学龙研究员告诉《北京科技报》:“我们的考察队被分为5个小组,对南滚河自然保护区云南白掌长臂猿最有可能分布的区域进行调查,在考察过程中没有看到白掌长臂猿,也没有听到它们的叫声。”

 

“云南白掌长臂猿是产在中国云南省的特有亚种,如果这个亚种在中国消失,即意味着该亚种的灭绝!”

 

白掌长臂猿在中国仅分布于云南普洱市孟连县与西盟县,以及临沧市沧源县,白掌长臂猿云南亚种的模式标本采集于孟连县腊福。“但在1994年重访模式标本产地的时候,那里已经没有云南白掌长臂猿,因为几乎所有的原始森林已被砍伐并种植橡胶树。限于时间和经费,我们这一次只是调查可能性最大的南滚河自然保护区,但从没有进行过调查的西盟还是我们的希望所在,不管其可能性有多大。”蒋学龙说。鉴于中国各种长臂猿目前均属极度濒危的状况,云南白掌长臂猿走向销声匿迹可以说是一个强烈的预警信号。

 

瑞士苏黎世大学的西里尔·C·格吕特博士是灵长类动物专家,他也参加了这次野外调查活动。他告诉《北京科技报》,从前,云南南部曾被面积广大的热带雨林所覆盖,如今,一望无尽的原始森林已经被砍伐,开垦成耕地,或者种植橡胶。他对这种情况感到不安。“你知道,长臂猿是动植物栖息环境的专家,对环境的破坏和退化非常敏感。它们需要远离人烟、遗世独立的原始森林,还要有充足的水果作为食物。今天,在南滚河保护区的次生林和灌木丛,对长臂猿来说不是个合适的环境。正因如此,我们的考察得到的是非常令人沮丧的结果。”

 

与西里尔博士一起参加考察的苏黎世大学托马斯·盖兹曼博士则对《北京科技报》说,保护区中的住户对1980年猎杀长臂猿津津乐道,这令他印象深刻。“或许他们杀死的,正是这个地区最后的长臂猿。”

 

1950年至1970年,是中国在生态方面连续出现失误的年代。其中,1958年的大炼钢铁使得西南地区大量天然林木被砍伐,这些树木被送入土高炉成为燃料。随后的毁林开荒,发展农业生产更是加剧这一进程。这种状况一直持续到上世纪70年代中后期。

 

到上个世纪80年代建立保护区的时候,不少天然林已被砍伐殆尽,所幸在偏远山区尚有所保留。持续几十年的人类活动,对长臂猿的生存和繁衍造成了极为严重的干扰与破坏。1989年,《中华人民共和国野生动物保护法》颁布,使中国境内所有的长臂猿享有和大熊猫、金丝猴等珍稀动物一样的“一级保护动物”待遇。

 

目前,全世界的长臂猿共有14种,中国占5种,分别是白掌长臂猿、白眉长臂猿、黑长臂猿、白颊长臂猿和海南长臂猿。西里尔博士告诉《北京科技报》,长臂猿并非每一种都濒危,比如生活在加里曼丹岛的灰长臂猿,其总数约有30万只。但分布在中国的5种长臂猿,可以说“已经到了绝种的边缘。”按照目前的统计资料,即使是数量最多的黑长臂猿,在中国的总数也不到1000只。白眉长臂猿其次,仅有100多只。“最令人担心的是海南长臂猿和白颊长臂猿。海南长臂猿现在不到20只;白颊长臂猿自1980年后在中国就没有任何记录了。因此它们都是极为濒危的动物。”

 

蒋学龙研究员指出:“考虑到长臂猿性成熟时间较晚,一般7至8岁才达性成熟,而生殖间隔又多在3年左右,因此长臂猿种群的恢复、数量的增长不是朝夕而就的事。即使现在有各种保护政策与法规,如果缺乏具体的实施和全社会保护意识的提高,纵使目前种群数量最多、分布最广的黑长臂猿也会走向灭绝的边缘,更不用说数量少得多的其他长臂猿了。这种濒危的状况,除了长臂猿自身的因素之外,人类的活动,特别是毁林活动,是导致它们四面楚歌的根源。”

 



陈运泰详解汶川地震震级修订原因


 

日前,在中国科协科技期刊与媒体见面会上,中国科学院院士、中国地震局地球物理研究所名誉所长、地震学家陈运泰发表在《科技导报》2008年第10期上的一篇文章引人瞩目,这篇文章详细解释汶川大地震震级从7.8级修订为8.0级的原因。

 

陈运泰院士在题为《汶川特大地震的震级和断层长度》的文章中解释,地震震级是根据在地面上测到的地面震动的强烈程度来测量的。但是因为同样大小的地震所引起的地的震动在近的地方震动大,在远的地方震动小,所以必须把它由近到远震动幅度怎样变化的规律即衰减规律事先弄清楚。同时,要确定一个震级的起算标准,即究竟强度多大的地震是零级地震?然后参照着它定1级地震是多大,2级地震是多大,等等。

 

他解释了地震测定过程中的几个难点。其一,在地面上测到的地震引起的地面震动,不仅仅是由地震的大小决定的,它还跟地震波传播的时候所经过地方的性质大有关系。在不同的地层、沿不同的方位,地震波的速度都不一样,介质对地震波吸收的程度也不一样。所以即使距离相同,在不同方位的地震仪记到的地震波动的幅度,也因为传播地震波的介质的不同而不同。

 

其二,地震是地底下岩石突然的错动,这个错动是有方向性的。地震发生的时候,向东发出的地震波和向北发出的地震波,在幅度上本来就可能不一样,即辐射有所谓的“方向性”,好比电视塔发射电磁波的时候,发出的波在不同方向的强度实际上是不一样的。在作震级测量的时候,理应事先考虑到这些因素,才能够做到用同样的方法在不同的台站能测出来一样的结果。实际上地震刚发生不久时,这是不完全可能的。陈运泰指出,这就是为什么在任何地震发生的时候,常常看到震级不一样的一个原因。

 

此外,地震学家在测量地震震级的时候常不得不用不同的标度或尺度测量,因为并不是所有的地震都可以用同一把“尺”来量的,在某个震中距范围的地震只能用某个震级标度来量,而在另一个震中距范围的地震则只能用另外一个震级标度来量。

 

陈运泰指出,汶川地震发生后,美国地质调查局(USGS)的国家地震中心(NEIC)给出的结果是“矩震级”7.8级。

 

不久,将其修订为“矩震级”7.9级。我国地震台网用的是“面波震级”,速报的结果为“面波震级”7.8级;5天后修订为“面波震级”8.0级。地震后翌日,陈运泰院士等所作的“地震矩张量反演”得出的测定结果是,汶川地震的“矩震级”至少为7.9级,有可能高达8.3级。

 

陈运泰还将汶川地震与唐山地震进行了比较。他说,许多人都熟悉唐山地震最后确定的震级是7.8级,但那是“面波震级”。唐山地震的“矩震级”是7.6级。所以,无论是“面波震级”,还是“矩震级”,汶川地震都要比唐山地震大得多。汶川地震的“矩震级”(7.9级)要比唐山地震的“矩震级”(7.6级)大0.3级,这表明,汶川地震释放的能量是唐山地震释放的能量的大约3倍!事实上,汶川地震的断层长度大约为300千米,也是唐山地震断层长度(不足100千米)的3倍多。汶川地震的震级大、断层长,从一个侧面说明了为什么这次地震造成了如此巨大的破坏。

 

就地震预测和预报相关问题,陈运泰院士在接受媒体采访时说:“我们了解地震预报的困难是为了克服困难,找到难点,弄清困难在什么地方,以对症下药。困难不能作为放松或放弃对地震预测研究的借口。地震预测的确是很困难的,正是因为困难,才需要有地震学家去攻坚。如果很容易,还用得着养着这些人?因此,地震工作者要迎接挑战,知难而进,这是我特别希望加以强调的。”

 



专家:不排除水库诱发四川地震


德国工程事务所水利专家王维洛认为,不排除在龙门山断裂带上的紫坪铺水库是汶川地震的主要诱因。


雄峙东海


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雄峙东海


2008-04-28 07:40:53 - 6 Km from Tai'an, Shandong (China)





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泰山仙人桥


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泰山仙人桥


2008-04-28 07:40:24 - 6 Km from Tai'an, Shandong (China)





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孔庙牌坊


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孔庙牌坊


2008-04-28 07:39:37 - 5 Km from Xizou, Shandong (China)





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大成殿


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大成殿


2008-04-28 07:38:43 - 5 Km from Xizou, Shandong (China)





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杏坛


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杏坛


2008-04-28 07:38:15 - 5 Km from Xizou, Shandong (China)





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孔庙建筑——重檐交错


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孔庙建筑——重檐交错


2008-04-28 07:37:32 - 5 Km from Xizou, Shandong (China)





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孔庙棂星门


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孔庙棂星门


2008-04-28 07:37:11 - 5 Km from Xizou, Shandong (China)





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孔林春色


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孔林春色


2008-04-28 07:36:46 - 3 Km from Chenzhuang, Shandong (China)





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大成至圣文宣王墓


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大成至圣文宣王墓


2008-04-28 07:36:00 - 4 Km from Chenzhuang, Shandong (China)





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孔林大门


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孔林大门


2008-04-28 07:35:22 - 4 Km from Chenzhuang, Shandong (China)





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关麓民居砖雕门


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关麓民居砖雕门


2007-10-06 03:50:59 - near Guanlu, Anhui (China)





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南屏祠堂


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南屏祠堂


2007-10-06 03:50:42 - near Xiwu, Anhui (China)





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宏村月沼


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宏村月沼


2007-10-06 03:48:25 - near Jicun, Anhui (China)





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南屏祠堂


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南屏祠堂


2007-10-06 03:48:23 - near Guanlu, Anhui (China)





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徽州雕花窗


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徽州雕花窗


2007-10-06 03:48:19 - near Guanlu, Anhui (China)





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徽州砖雕八字门


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徽州砖雕八字门


2007-10-06 03:47:29 - near Xianchachang, Anhui (China)





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宏村的鹅


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宏村的鹅


2007-10-06 03:46:16 - near Jilian, Anhui (China)





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小七孔拉雅瀑布


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小七孔拉雅瀑布


2007-04-15 02:42:31 - 1 Km from Yaoshan, Guizhou (China)





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钱塘江一线潮


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钱塘江一线潮


2007-03-24 14:19:53 - near Yanguan, Zhejiang (China)





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镇海铁牛


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镇海铁牛


2007-03-24 14:19:17 - near Yanguan, Zhejiang (China)





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医学院行政大楼


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医学院行政大楼


2007-03-24 13:31:29 - 1 Km from Sandun, Zhejiang (China)





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