刘嘉麒院士：买外国先进仪器的同时，中国还得想办法自己研制

　　改革开放40年来，中国经济社会发展取得了巨大进步。作为“第一生产力”，科学技术的价值日益受到重视。网易《改革亲历者》策划独家专访10位科技领域的顶级专家，请他们分享各自在科学研究、科技探索中的经历与见解。

　　第六期：专访中国科学院院士、火山地质与第四纪地质学家刘嘉麒

出品 | 网易新闻

采写 | 史文慧

提到火山，想必大家都并不陌生，科学家眼中的火山跟我们普通人看到的一样吗？对于科学家来说，火山到底有哪些研究价值？需要用到哪些设备？火山研究对于社会和整个人类来说又是怎样的存在？带着这些问题，我们采访了著名的火山地质与第四纪地质学家、中国科学院院士刘嘉麒。

（一）火山浑身都是宝，对人类至关重要

网易新闻：您研究火山几十年，火山都有哪些研究价值？

刘嘉麒： 地球形成的过程就跟火山的作用密切相关。在科学上，我们探讨地球的形成演化，探讨自然环境、气侯的变化，这些事情也都与火山有关。

地球在形成过程中，从早期到现在，从深到浅到表层都与火山有关；火山喷发会释放大量能量、火山灰和气体，对大气环流产生影响，还会形成大量的气溶胶，对气侯也有影响；在南极发现的臭氧洞等一些自然现象，也都与火山作用有关。

火山在活动过程中又会产生很多资源，比如一些矿产资源、能源，甚至是宝石、矿泉水、温泉、地热等，这些都跟火山有关。现在大家经常旅游，地球上很多好的自然景观、旅游胜地大部分都是火山区，比如我国的长白山、五大连池、日本富士山、美国夏威夷和黄石公园，这些地方都是典型的火山区。

其实火山给人类带来的财富和资源远远大于它给人类造成的灾害，在我看来火山浑身都是宝，火山对人类很重要。研究火山，一方面对人类有很重要的资源优势，另外在预防灾害方面也跟人类密切相关。

网易新闻：现在大家都很关注天气和气侯，比如雾霾，比如全球变暖，火山对于天气和气侯有什么影响？

刘嘉麒：其实火山是个地质现象，我认为它跟气侯密切相关，某种程度上火山是影响气侯非常重要的因素。

现在都说气侯变化是人类活动造成的，人类活动（虽然能）影响气侯，但不能决定气侯的变化。而且，我认为人类在整个大自然界里还是很渺小的，影响（气候）是可以的，要说控制或决定气侯变化不可能，但火山能。

从大的周期来看，我做过一点研究，在火山活动比较强的周期，气侯偏温暖，比如地质上有个白垩纪（恐龙时代），那时候没有人类，整个全球的气侯要比现在热，如果按照地理生态的情况，比如北京现在一般不长棕榈树（它属于热带植物），但在白垩纪，北京这个地方天气比较热，是有棕榈树的。

整个白垩纪时代火山在全球翻天覆地、热火朝天，大量的火山活动促使气侯变得比较热，我认为这至少是比较重要的因素，因为火山活动要释放大量能量，这可比一般的人类活动释放的能量大得多。

我们也做了一些规律性探讨，比如把整个从中生代到新生代一两亿年来火山活动的规律和周期性（做梳理），再对应气侯变化的周期性，基本上火山强烈时气侯一般比较温暖，火山弱的时候气侯就变得比较冷。

具体来讲，短期比如半年、一年或几年，一般我们不叫“气侯”，叫“天气”，几十年、二三十年以上累计的天气才叫气侯，每天的天气也是气侯的组成部分。

大龄火山喷发时有两个作用，在高空可能形成一种“阳伞”作用，所谓阳伞作用就是气溶胶在高空形成气溶胶层，就像一把伞打在上面，太阳辐射的能量不能达到地表，地表温度相对较低，产生的阴雨天就多了，这时候就比较冷，火山喷发在短时间内使气侯变得阴冷。

这个也有例子，1815年印度尼西亚唐布拉火山喷发，第二年、第三年（1816年、1817年）全球几乎没有晴天，这就是唐布拉火山喷发造成全球气溶胶影响，给气侯造成了短时间的阴冷。

火山喷发还有另一个方面（影响），就是使地面温度增高，这就是我们所说的温室效应，火山喷发时有大量气体，除了水蒸气以外还有二氧化碳、甲烷等温室气体，一般来说温室气体平均比重比空气比重稍微高一点，不能上高空，所以就在地球表面上形成了温室气体层，这个温室气体层笼罩在上面之后使地面释放的能量及热量散发不出去，这就是人们所说的温室效应。

火山活动从高空来讲形成“阳伞作用”，使天气短时间变得阴冷，而在低层接近地球表面的地方造成温室效应又可能变得比较温暖，这是相辅相成的，但具体哪个起作用，就看当时火山喷发的类型，这就是火山活动对气侯的影响。

网易新闻：您刚才说火山活动会给人类带来资源，但一般勘探石油天然气都要避开火山岩，因为是开采的禁区，这又是为什么？

刘嘉麒：所谓油气就是石油和天然气，实际上它的本质都是烃类化合物，所谓烃类化合物就是有机物。一般来讲，烃类化合物在我们的地质上大部分都是在沉积岩里，比如湖泊、海洋、河流。这些地方都是在常温情况下适合生物生存的，所以，沉积岩里的生物比较多，烃类化合物也就比较多，慢慢就能形成油气，这个理论大家是可以想得通的。

但火成岩（火山岩）不是这样，火山喷发一般温度都上千度，你们知道的花岗岩是在地下深处形成的，但它的形成过程是很高温的情况下形成岩浆，然后冷凝变成岩石，这么高的温度下本身很少有生物在里面（生存），连细菌都很难有，理论上来说在这种火山岩里不应该有烃类化合物有机质的形成，如果上那儿找石油天然气好像不太可能。

但实际上经过后来的研究和勘探验证，火成岩，包括深层的类似花岗岩这样的岩石，特别是火山岩，这里面不但有（油气），而且有的时候还挺丰富。什么原因呢？

火成岩形成以后就变成岩石了，在有岩浆时是高温，但冷却以后形成岩石跟沉积岩一样都在地下埋葬着，都是常温正常状态下。它本身可能没有产生油和气，但油和气是流体，是流动的，在火成岩特别是火山岩里有很多孔隙，从纳米级一直到可见孔隙，某种程度上它比沉积岩的孔隙还多，这给储存油和气提供了很多空间，甚至储存的比沉积岩里还丰富。

我们要的是油，油气在哪儿存不重要，只要有就行，打到火山岩里反而能把油气取出来。

这样后来我们就开拓了一个新的领域，在火山岩里发现了“火山岩油气藏”，而且油气藏的储量也开拓了新的领域。

你要知道，中国的油田气田天生不足，50年代时汽车都没有汽油，要烧气，上面还得带个大气包，那时候很难，就是因为原来中国海上油田很少，大部分都是陆上的，（当时大家）认为中国是贫油国家，西方一些人说中国缺油，我们当时的科学水平低，也觉得不行。

但后来中国科学家进一步研究，比如五十年代的时候（研究）陆相（成油），湖泊是陆相，海洋是海相的，但是大的湖泊跟海又有多大区别？不也是水体吗？它的环境也有类似的地方，这样都有可比性。经过老一辈科学家在早期湖泊（沉积）的地方（勘探），松辽盆地、华北盆地、塔里木盆地……这些盆地都是原来湖泊沉积的地方，再加上做一些研究，证实它们确实有类似的地方。

所以陆相成油理论是中国科学家建立起来的，这是第一大发现，所以中国开始有了大庆、有了克拉玛依这些油田，这是一个进步。这是所谓常规油田。

现在火山岩油气藏、致密性油气藏、页岩型的油气藏，这都是所谓非常规的，这些方面国外也有研究，中国现在也有，因为中国在常规油气藏有点缺陷，（于是）在非常规的方面，我认为做的有些工作是超越国际上其它国家的。他们好的东西多、我们难的东西多，他们不做难的，我们中国的科学家就做难的，既然做了，那就走在前面了。

网易新闻：您之前好像还有个研究，把玄武岩做成纤维，以现在国内和整个人类的技术水平，这方面已经成熟了吗？

刘嘉麒：没问题，我差不多研究火山研究了一辈子，从念书到现在这么大岁数了，这一辈子就是跟火山岩打交道。

但你要知道，我们做每件事，特别是搞科学的，最后的落脚点就是要造福于人类，要推动社会发展，否则你干一辈子人家问你这玩意儿到底有啥用，你连自己都说不清楚，或者也拿不出来什么，觉得很难交代。

我们研究火山有科学意义，现在看来也有很大的经济意义，像刚才谈到的，在这里还能找到油气藏，这是一方面；给你们女孩子找那些宝石也是一方面；但更重要的是对国计民生方面的，像现在搞的材料，用玄武岩确实能拉丝，而且这个丝拉得很细、很高级，细到什么程度？最细能拉到头发丝1/3这么细。

它的性能非常好，能够耐高温、耐低温，是绝缘的，又是抗腐蚀的，弹性模量、力学性质又特别好。性能好，用处也特别广，航天、航空、军事、交通、建筑、环保，甚至最简单的有钱人打高尔夫球的球杆，钓鱼的钓鱼杆都可以用这种材料做，现在国家在汽车能源改造方面让汽车低耗能少排放，就要改造汽车，用什么材料改造，大家也比较认可用玄武岩材料。

网易新闻：这是中国开创的吗？

刘嘉麒：最早研制的是老苏联，在上世纪（1956年）开始研发，他们在1985年拉出来第一根丝，逐渐地，这种技术传到了国外。苏联解体后，一些科学家往外跑，把技术带出去了，我们中国在那之后才开始搞的，中国搞到现在也就二十年左右，但发展很快，我们现在有些技术应该说是世界领先，规模也比较大，技术水平相对也比较高，在某几个领域里我们是领先的。

（二）中国火山研究设备进口多自研少，是重视程度不够

网易新闻：做火山研究都会用到哪些设备？

刘嘉麒：研究火山除了在野外地质考察，更重要的还要做一些测试分析研究。

比如在基础研究方面，我们要做构造结构研究、物质成分研究和形成的时代（年龄）测定，做这些研究都得需要大型仪器，而且仪器都很贵。做年龄测定的话，一台比较高级的仪器就是几百万美元，一般的也得几十万美元，我们国家这些仪器基本都是全的。

火山研究还有一方面，就是对它的活动性进行监测。

在火山区或靠近火山区建立一些火山监测站，看火山的活动性，方法比较多，比如用地震的方法，火山喷发一般跟地震密切相关，有地震活动就可能预示着火山喷发，所以要做地震监测。

另外就是地壳移动，老百姓可能不知道哪块移动，但（科学家）通过仪器测量是可以测量到的。如何测量呢？就是在火山区布置大量的GPS定位。GPS定位测量的精度很高，微米、毫米（级别的）都能测量出来，一些微小的地面变化、地球动力变化都能测出来，根据这个也能判断火山的活动。这也需要大量仪器。

现在还到了一定程度，在美国已经开始搞了，他们用机器人监测，把机器人安到火山口里，一旦火山要喷发，如果是大活人在那儿监测，跑不出来就会有危险，但把机器人安在火山口或火山区里监测，一旦火山喷发，“牺牲”了也可以被代替，所以现在逐渐用机器人来做一些监测。这方面我们中国还没有，大概还得一段时间。

总得来说，目前中国的研究手段和设备不比国外差，但相对来讲中国近一百年来没什么火山喷发，大家的重视程度还不够，所以投入的精力和重视程度还不够，还需要进一步加强。

网易新闻：现在国内用到的火山研究仪器是国产的多还是进口的多？

刘嘉麒：说到这里比较遗憾，现在我们应用的比较先进的大型仪器绝大部分是买的。

我念书的时候中国还相对比较穷、比较落后，但那时候我们国内反而还想办法制造一些，后来我们国家经济发展了，有钱了，自己制造不如买的好，还方便，所以现在好多仪器都是买。

这样有好处也有坏处，好处是把别人的先进设备买来就可以用，而且能够跟国际上接轨，测出来的数据大家也比较相信。但这类东西就是这样，（如果）完全倚靠别人，人家制造了、卖你了，你就有；不卖你了，那你就没有。

所以我认为在买外国仪器的同时还得想办法自己研制，当然现在有些单位也在研制，但相对来说还不够，还需要再加强。

网易新闻：您觉得现在国内自制仪器比较少是哪方面的原因造成的？

刘嘉麒：我觉得还是重视程度不够。我一直认为中国人不懒不笨，尤其现在也不差钱，客观条件和主观条件都具备，如果重视，而且加强这方面，就能够把这件事做成、做好；如果不重视或不支持，能做的事也没做，反正买东西比自己造东西要容易。

（三）中国研究手段和设备不比国外差，出成果是早晚的事

网易新闻：中国目前的科研水平如何？

刘嘉麒：我觉得我们国家现在从科学技术来看，形势是比较好的，但相对来讲我认为总体水平还不能说什么都领先，只是在个别领域有领先，跟欧美发达国家比还差一个层次。

现在从上级领导到百姓对科学技术都很关心，都希望中国做得快做得好，都很着急，但科学这东西有时候是急不了的，得下功夫，尤其是基础研究，基础研究不是三天两天三年两年就能成功的，有的十年八年几十年，甚至一辈子（出不了成果）都有可能，得需要区别对待。

其实真正搞科研的应该是少数人，科研，尤其是一些基础研究，这个不能大众化，也没法儿大众化，对（搞科研）这些人也应该保护、鼓励以及给予一定的政策。做科普可以大众化，搞科研这块，我一直认为不是凭人多能搞出来的。

任何一个国家不搞科学研究是不行的，没有科技是不行的，科学技术和教育，这是任何一个国家强盛的根本。

但反过来讲，尽管国家也花了一定的钱来搞科研，但我认为在国民经济里占的比重还是相当低，比如我们搞一个项目，小则几万几十万，或者几百万，最大的项目一搞三年五年十年八年，可能上亿了。但你要知道，修一公里的高铁就一个多亿呀，修一公里的地铁也都是一两个亿呀。

（在科研上投入的）这一个亿、两个亿的钱，这么一帮人干三年五年甚至十年，它最后产生的效果可不是一公里的高铁和一公里的地铁这种量级来衡量的。

网易新闻：现在咱们国家科研应用到实际中大概是什么样的情况？

刘嘉麒：这是一个大问题，如果说老百姓对搞科研有意见，就是科技成果这方面原来做的很不够，或者有些时候做的很差，搞研究的、搞学问的人根本不想到你做这事儿有没有用，或是怎么用，这方面没有想，反正我写了论文、写了文章或了写了本书，我觉得就挺不错了，就算完成任务了，再加上有些考核，你有这个东西就行了，往下走就不管了。

这样不行，搞基础研究，可能你在刚研究出来时基础理论和方法不会用得上，包括爱因斯坦的相对论，一开始不可能用得上，但慢慢就引导到其它方面，然后就能用得上，推动社会发展。我们搞科学的也是一样，基础研究最后还是为应用研究服务的，是指导应用研究的，得在这方面下工夫。我们有些做的工作本来就是应用研究，你做这件事应该很快跟生产、跟应用结合起来，但由于环境脱节，没有很好地结合起来，研究是研究，应用是应用，结果两者都没有很好地发挥，需要把结合点、结合的方式/途径做得更好，然后两者结合就能做好。

网易新闻：很多人说中国制造就是模仿，跟在别人后面山寨别人、模仿别人，中国没有自主创新。您怎么看？

刘嘉麒：创新一般都是指原始创新，原来没有的现在有，这才叫创新，或者说得土一点，无中生有，标新立异，这才叫创新。其实还有一种创新是别人做得不好你做得好，你比别人高一档，那也算创新，但这个创新比从无到有稍微差一个层次，但也属于创新。还有一种就是模仿，你怎么做我照猫画虎，这种虽然也能做成，但原则上不算创新，比如刚才说的玄武岩纤维，我就不能说这个技术、这个原理是中国发现的，但我们把这个技术引过来以后二十来年中国有新的发展，有些技术比他们强了，在强的这部分算创新，在模仿的部分不能算创新，不能说原来中国没有，你把它搬过来你就是创新了，这不算创新。搬来以后，原来它做得比较差、原来做得不好，我现在做出来了，做出来的这部分、做好的这部分算创新。

创新是科学技术的本质，任何搞科学技术的人都要创新，只有创新才有出路、才有发展，而且真正搞科学技术的谁都不想跟着别人屁股后面走，都想比别人强，都想有新的发展，这是对科学技术人员的基本要求，也是他们基本的价值观。

我们国家创新得有基础，科学技术，尤其自然科学需要大量实验，实验得需要大量的仪器设备才成，尤其是地学、生物等，都是靠实验出来的。过去我们国家比较穷，仪器设备太少太落后，没有好的实验、没有好的数据很难有创新的基础。现在不一样了，国际上好的仪器差不多都能买来，尽管买并不是一个很好的途径，但有了就行，洋为中用吧，现在造不出来买来也行，买来就能干活，干活就能出东西，有了数据、有了实验的基础我就可以在理论上有新的突破。凭空创新也很难，必须得有一点基础，有平台。

现在我们国家不差钱也不差仪器，只要人肯干，有爱国和奉献精神，那你就能干出来。

网易新闻：您认为早晚肯定会出成果的？

刘嘉麒：是的。当然大家都希望能找得快一点，有的成果可能来得快，有的得经过十年二十年，甚至有的人干一辈子可能就干一件事，对于真正做科学的人就别强调短平快，这也是一个问题。