主题:中国国家最高科学技术奖的获奖者们:刘东生 -- 编号87405

新兵营地 导读 复 27 阅 14674

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2020-01-10 07:08:45
主题:4460907
编号87405编号87405`87405`/bbsIMG/face/0000.gif`70`843`9381`73808`正四品上:正议大夫|忠武将军`2012-06-27 21:09:14`
中国国家最高科学技术奖的获奖者们:刘东生 60

可能对于许多中国人而言,一提到黄土二字,就会想到黄土高原,进一步想到水土流失、地上河以及黄河泛滥。刘东生改写了历史,以他为代表的研究人员发现了黄土的价值。

今天的人类特别想知道地球变暖会到什么程度,下一个冰期何时来临,我们该为此做些什么。这是因为人口数量已经膨胀至近80亿,人类的生产、生活规模日益扩大,如果我们还像初民那样对地球知之甚少,可能我们就会失去明天。而要深刻的了解地球的历史,了解到可以预测未来的程度,就需要收集到足够的信息。我们知道这些信息就保存在地球上,可是它们究竟在哪里呢?又如何提取呢?又如何根据这些信息分析历史呢?经过不懈的努力,科学家找到了“两本地球史书”:极地冰芯和深海沉积物。

简略地说,分析极地冰雪中氧18的含量,就可以推算出历史中某一段时间的大气成分和降水量,分析海底沉积物中的碳13含量,就可以从另一个角度得到历史上的地球环境信息。相比而言,在很长一段时间当中,陆地沉积物是“不入法眼”的,因为它容易风化侵蚀,连续性差。但在刘东生几十年的努力下,中国黄土被证明是研究 260 万年来气候变迁历程的可靠记录,并且其中包含的很多信息是其它记录无法替代的。至此,地球史书从两本正式增加为三本,这第三本,就是中国黄土。

什么才叫自力更生?走从未有人走过的路,不,是把不存在的路给趟出来。

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科普小知识:中国黄土

地质学上的黄土专指形成中国黄土高原的这种黄土,它也可以看作是某种软的、松散的岩石,与生物作用产生的土壤不同,它是风吹来的沙尘,通常堆积超过 100 米厚,有些地方甚至达到 400 米。刘东生院士及其同事测定认为,中国的黄土或类似黄土的物质分布面积约有 63 万多平方公里,其中真正的黄土区域为 30 多万平方公里。欧洲、北美中部、阿根廷等地也有大面积的黄土,但历史没有中国黄土这么长,保存状况也没有这么好。

对于人而言,海枯石烂是一种保证,但对于地质运动而言,大海变成高山,岩石因风化而破碎乃是家常便饭。在“早穿棉袄午穿纱、围着火炉吃西瓜”的戈壁沙漠地区,昼夜温差非常大,而岩石内部不同矿物的热胀冷缩程度不一样,春去秋来之间,它们彼此之间的联系就变得松散了,进一步开裂、剥落,产生沙粒和粉尘。如果有化学和生物过程参与,风化就进行得更快。沙漠中的砂粒被风常年累月地吹来吹去,互相碰撞打击,产生许多细小的尖角颗粒,它们就是形成黄土的主要物质。西北风从坡上刮过,沙尘被卷上天空飞向远方,越细的沙尘飘得越远。在中国地图上大致可以自西向东看到戈壁-沙漠-黄土这样岩石颗粒逐渐变小的顺序。黄土高原,中华民族的伟大发祥地,是几百万年的“沙尘暴”的结果。

黄土结构松软,容易耕作,而且非常肥沃,有利于植物生长。在生产力不发达的时代,地理条件对当地文明的特征有着重要影响。黄土的特性使黄土高原上诞生了一个独特的古代文明。地质学家和考古学家们在黄土区域内发现了非常密集的古代居民聚居点,例如旧时器时代的蓝田人、丁村人以及新时器时代仰韶文化的遗迹。然而,黄土的松软也是它的弱点,这使它容易被侵蚀,发生水土流失,黄河的泥沙和水患是几千年来始终存在的问题。

与其它国家的黄土相比,中国黄土是一份时间跨度最长、保存得最好的地球环境记录。刘东生曾经说,阅读中国黄土这本书,既容易也困难。说容易,是因为黄土直到今天还在继续形成,研究最上层新形成的黄土时,有很多其它资料为辅助,因此起点比较容易。但是,越往过去追溯,就越困难。

中国黄土的几代研究者与他们所研究的黄土年代,呈现一个有趣的序列:20 世纪 30 年代,刘东生院士的老师杨钟健先生那一辈的研究者为中国黄土研究打下基础时,认为黄土的形成是十几万年来的事。50 年代以后,在刘东生院士这一辈人的努力下,黄土的历史被倒推至第四纪(地质学上最新的一个时期,约为 300 万年前至今)早期,大约距今 260 万年的时候。此后,刘院士的学生安芷生、丁仲礼等人把它推到 600~800 万年前;再年轻一辈的郭正堂等人更在最近追溯到 2200 万年前。

科普小知识:微观与宏观

可能会有人纳闷,我们今天连天气预报都不怎么可靠,凭什么能搞清楚地球几十万、几百万乃至几千万年的气候演变、地质变化呢?这是微观与宏观的不同。

比如说,我们知道组成物质的分子总是在做不规则运动(绝对零度以上),某个分子在某一秒会在哪里,将往哪里去,很难搞明白,否则就不会有无规则运动这个词了,但是我们人类却能知道它们的“宏观态”,比如固态物质中的分子几乎没有移动,只有振动,并且振动的范围有限,这就是固态物体之所以固的原因所在。

又比如说,我们社会中的每一个个体,其一生将经历什么,很难做出预测,但是我们却可以在宏观上知道,一个孜孜不倦的人,至少可以得到一个善终。并且我们还有办法,在一定程度上推测出一个社会的演化方向,比如当社会富裕之后,各种不良现象就会粉墨登场。

天气预报的准确度恐怕在很长时间内难以提升,但是在这之前,人类完全有可能在宏观层面搞清楚历史上地球曾经发生了什么,推测出未来会怎样。


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通宝推:三笑,唐家山,桥上,胡一刀,洒落,
最后于2020-01-10 07:55:21改,共3次;
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