張明高：耕耘在電波世界

□ 本刊記者 任光莉

電波，是奇妙的物理現(xiàn)象，雖然看不見摸不著，但充滿宇宙空間。它能傳輸能量，也能以光的速度攜帶傳遞信息，不僅在推動經(jīng)濟社會發(fā)展方面意義重大，還與國家安全息息相關(guān)，所以這個領(lǐng)域一直充滿著激烈的競爭與交鋒?？v觀中國電波事業(yè)的發(fā)展，從當(dāng)初的篳路藍縷到如今走向國際舞臺的中央，離不開一代代科技工作者的辛勤耕耘。我國電波傳播研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人、中國工程院院士張明高就是其中的杰出代表。

偏僻小村走出的高才生

湖北省荊門市京山縣，地處大洪山南麓、江漢平原北端，是有名的魚米之鄉(xiāng)。1937年11 月15 日，張明高出生于京山縣永湰鎮(zhèn)龔家垴村。那一年，抗戰(zhàn)全面爆發(fā)，由于龔家垴村獨特的地理位置，進出只能從永漋河走水路，使得村子避開了日本的侵略者，也讓張明高有了一個較為平靜的童年。

張明高的成長，離不開父親的啟蒙。他的父親受過良好的教育，是村里的文化人。從4 歲開始，張明高就在父親的教導(dǎo)下認字、算數(shù)。6 歲上私塾時，他在數(shù)學(xué)方面展現(xiàn)出驚人的天賦：雞兔同籠、木馬板凳、井深測量、不規(guī)則農(nóng)田丈量等很多同齡孩子難以理解的問題，張明高總能以自己的方法算出答案，讓老師和同學(xué)們驚嘆不已。

生逢亂世，雖然避開了侵略者的踐踏，卻沒能躲開匪患的滋擾。張明高10 歲那年，父親在躲避土匪搶劫時摔成重傷，喪失勞動能力。家里的頂梁柱塌了，作為長子的張明高不得不從學(xué)堂退學(xué)，擔(dān)負起家庭生活的重擔(dān)。生活的磨難，磨煉了他堅強的意志。雖然沒有學(xué)上，但張明高并沒放棄學(xué)習(xí)，一有空就拿出書本看。在這期間，他養(yǎng)成了令他終身受益的好習(xí)慣——自學(xué)。

新中國成立后，張明高重新回到學(xué)校讀書。良好的學(xué)習(xí)環(huán)境讓他如魚得水。讀五年級時，他“跳級”考上了天門中學(xué)，中考又以荊州專區(qū)12 個縣總分第一的成績考取天門高中。高中階段，張明高各科成績優(yōu)異，尤以數(shù)學(xué)最為突出。“數(shù)學(xué)是科學(xué)之王，一切自然科學(xué)都以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，都要依賴于數(shù)學(xué)?！碑?dāng)年數(shù)學(xué)老師鄧萬朗的一番話，對他產(chǎn)生深遠影響。1957年，張明高如愿考入武漢大學(xué)數(shù)學(xué)系。大學(xué)期間打下的扎實的數(shù)學(xué)功底，為他一生的職業(yè)生涯奠定了良好的基礎(chǔ)，尤其是偏微分方程、矢量函數(shù)等，在他后來的工作中發(fā)揮了巨大作用。

半路出家涉足全新領(lǐng)域

1962年，張明高大學(xué)畢業(yè)后分配進國防科委十院十九所第七研究室，從事電波觀測工作。當(dāng)時，25歲的他對即將從事的工作“兩眼一抹黑”，甚至不知道什么叫電波傳播。但他知道，“向科學(xué)進軍”是國家的號召，是時代賦予青年的使命，更是他人生的奮斗方向。就這樣，他開啟了與電波事業(yè)的不解之緣。

工作一段時間后，張明高意識到由于自己物理專業(yè)知識欠缺，不僅無法參與到具體的研究之中，還因?qū)σ恍┪锢砀拍畈磺宄瞄L的數(shù)學(xué)也沒有用武之地。面對挑戰(zhàn)，張明高又開啟了“自學(xué)模式”，從零補習(xí)物理知識。他從單位的圖書館借來大量的書籍，還自學(xué)了北大、清華的物理課程。在學(xué)習(xí)研究中，張明高發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實生活中大自然呈現(xiàn)給人類的往往是可感知的表象，也就是常說的物理現(xiàn)象，而把現(xiàn)實中的物理現(xiàn)象用數(shù)學(xué)語言進行描述，用數(shù)學(xué)方法建立模型，進行運算設(shè)計、歸納總結(jié)，才能發(fā)現(xiàn)表象背后隱藏的規(guī)律。于是，他把自己的數(shù)學(xué)專業(yè)優(yōu)勢運用到物理課題的研究中。

隨著專業(yè)知識的不斷積累，張明高逐漸在工作中嶄露頭角。一次，他所在的理論組接到一個任務(wù)，是關(guān)于對流層散射研究的一個方面——天線增益降低研究。對于這個課題的機理，當(dāng)時國際上流行三種觀點：口面相位不均勻效應(yīng)、達角效應(yīng)、散射體積效應(yīng)。但這三種機理都處于一種設(shè)想階段，未形成體系化、有說服力的結(jié)論。那么，它們之間是否存在關(guān)聯(lián)？通過查閱大量文獻，在充分掌握三種研究理論的基礎(chǔ)上，張明高用數(shù)學(xué)方法進行推演。終于，他得到了一個讓自己都吃驚的結(jié)論：原來這三種機理用數(shù)學(xué)推演所得出的結(jié)果是一致的，只是具體說法不同而已！物理與數(shù)學(xué)、現(xiàn)象與本質(zhì)，那一刻，這個課題的所有奧秘在張明高面前豁然開朗，也讓他更加堅信，用數(shù)學(xué)方法研究物理現(xiàn)象、探秘電波世界，必然還有無窮的樂趣。

1964年，張明高從理論組轉(zhuǎn)到海上組，開展電波環(huán)境觀測。年輕的張明高全身心投入到試驗之中，不僅發(fā)現(xiàn)了大氣波導(dǎo)的重要應(yīng)用價值，還對大氣波導(dǎo)的產(chǎn)生條件與傳播特性有了更加深入的了解。大量的實際觀測工作，為他日后對流層散射傳播系列成果的取得奠定了堅實的實踐基礎(chǔ)。

“zhang 氏方法”成為世界標準

上世紀70年代，隨著一條條散射通信電路投入使用，我國的對流層散射通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面越來越廣，幾乎遍布全國。但對流層散射傳輸損耗問題，一直困惑著張明高：按照當(dāng)時國際上通行的幾種方法，計算出來的結(jié)果總是與實際差別很大。

傳輸損耗計算對于電路設(shè)計意義重大。損耗值算大了，會在經(jīng)濟上產(chǎn)生浪費；算小了，則影響正常通信?；诂F(xiàn)實工作中遇到的困惑，張明高萌生了一個想法：希望建立一個標準，哪怕只是中國標準，能夠在對流層散射通信電路設(shè)計時得到參考，以解決實際問題。于是從1970年開始，他著手撰寫《對流層散射傳播》，于1974年完成了初稿。書中對于傳輸損耗計算問題，提出了可靠的預(yù)測方法，為我國對流層散射通信系統(tǒng)的發(fā)展提供了有力支撐。

1976年，張明高參加了日內(nèi)瓦國際電聯(lián)會議，這是他第一次走出國門，也為他的學(xué)術(shù)視野打開了一扇窗戶。在此之前，他從未想過要把自己的成果提到國際電聯(lián)?；貋碇?，他發(fā)現(xiàn)被放進國際電聯(lián)報告里的美國方法和法國方法，并不比中國的方法好，便立即著手準備提案。提案的內(nèi)容就是他的專著《對流層散射傳播》中重要的一部分——對流層散射傳輸損耗統(tǒng)計預(yù)算方法。

1977年，張明高向國際電聯(lián)提交了提案，他也成為我國第一個向國際電聯(lián)提交提案的人。后經(jīng)會議討論，他的提案順利通過。自此，美、法、中三國方法同時列入國際電聯(lián)的報告中。從1978年起以后的幾年里，各個國家都對美、法、中三國的方法進行檢驗研究。1985年，為了進一步對三個方法進行檢驗比較，國際電聯(lián)頒布了全球?qū)α鲗由⑸鋽?shù)據(jù)庫。大家發(fā)現(xiàn)，中國的方法算出的結(jié)果不僅與中國的數(shù)據(jù)吻合，與國際上其他氣候區(qū)的數(shù)據(jù)也是相符的。更重要的是，這個方法非常便捷，用普通計算器就能計算出結(jié)果。

1990年，張明高的“zhang 氏方法”被國際無線電咨詢委員會采納，取代了美國方法和法國方法。1992年，國際電聯(lián)將“zhang 氏方法”確定為唯一國際標準，即凡是涉及國際事務(wù)和糾紛時，必須按照建議書中的國際標準來處理。至此，經(jīng)過十幾年的論戰(zhàn)，張明高奪得了國際電信奧林匹克賽場上第一枚“金牌”。

只要國家需要 就要全力以赴

從20 世紀90年代起，張明高開始了在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)領(lǐng)域的長途跋涉，此時的他，已年過半百。此后的幾年里，他又連續(xù)刷新了三項國家電信技術(shù)研究的最高成就。1997年，他的“大氣衰減簡易預(yù)測方法”取代了《ITU-R 676 建議》中的英國方法；同年，他的“海面反射衰落預(yù)測方法”，取代了《ITU-R 680 建議》中的日本方法；1999年，他在國際上首次創(chuàng)立了電離層閃爍衰落長期分布預(yù)測方法，被納入《ITU-R 531 建議》。隨后，張明高又進一步投身區(qū)域頻譜管理課題，在這個全新的領(lǐng)域做出了新的貢獻。

無論是對流層散射傳播也好，衛(wèi)星移動通信也好，電磁頻譜管理也好，張明高所從事的課題研究都緊跟國家戰(zhàn)略需要，他的信念只有一個：“只要國家需要，就要全力以赴。”懷揣對事業(yè)的執(zhí)著，對國家的摯愛，他為我國的電波事業(yè)傾其一生，不僅提升了我國在通信領(lǐng)域的國際地位，也為國家建設(shè)信息化軍隊做出了重要貢獻。

作為我國電波傳播研究的領(lǐng)軍人物，張明高取得眾多矚目的成就：刷新國際電聯(lián)五項國際標準性建議，撰寫四部專著，編制四項國家標準，主持完成十幾項科研課題，先后8 次獲國家和部委級科技進步獎，1999年當(dāng)選中國工程院院士……如今，年逾八旬的他，依然時刻關(guān)注專業(yè)前沿，奮斗在科研一線。他每天到中國電波傳播研究所上班，還擔(dān)任著中國海洋大學(xué)和山東大學(xué)信息學(xué)院的博士生導(dǎo)師。在他的培養(yǎng)下，一大批年輕的科研人員成長為這個領(lǐng)域能夠獨當(dāng)一面的人才。

“以電波科技進步推進電子信息科技進步，畢生為強國強軍做奉獻?！边@是張明高的治學(xué)格言。與電波結(jié)緣59年，在這個神秘的世界里，他辛勤耕耘著，這里有波峰與波谷，有汗水與淚水，這里書寫著他全部的追求與夢想，更鐫刻著他對祖國最赤誠的熱愛。