从地到天: 对物理-信息学的历史纠结与现状考量 (若干史实和人物的追溯与辩识)

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1 从地到天: 对物理-信息学的历史纠结与现状考量 (若干史实和人物的追溯与辩识)
彭丰林

2 内容 一、天与地: 物理与信息学的纠结 二、从古代天文学到现代地球物理发凡--- 三、古代中国两项发明的争、辨-对GP孕育的贡献
四、地球物理信息学的内涵, 相关数据科学、平台技术进展 五、数据成果个例 六 中国近代的天文与地球物理学发展与先辈

3 缘起 1.地球物理信息学得名:2007 接手WDC主任 发展: 数据科学 only?
承担eGY e:no electr. informatic, 获得认同 2.Geophysical informatics: 1990's 3.与学会各层面交换看法 支持 与支持尝试 理 秘 专业委 4.eGY国际委员会 主席 秘书长 热烈赞同 5. 也有探讨： 内涵 ? 外延? 2 局 所 领导

4 一、天与地: 物理与信息学的纠结 物理 运动学的开端: 匀加速运动: S/T2=const. => S=½aT2 自然界直接实例:
自由落体运动: h=½gt2 一个简单的中学物理公式 包含原始信息学的贡献 既是物理 力学起源, 又是典型的地球物理 现象, 天体运行基础

5 由经典物理/力学=>近代物理 黑体辐射 =>量子效应 迈克逊-莫雷实验数据=> 相对论力学

6 物理学的几条腿? 1. 思辨--哲学 2. 实验--观测 3. 数学--分析 理论 1990's 4. 计算机--解, 模拟
3. 数学--分析 理论 1990's 4. 计算机--解, 模拟 古往今来: 5. 信息学 待探讨

7 二、从古代天文学到现代地球物理发凡- 1.历史的蕴涵, 起源与信息 不同与数学! -上有慈石?下有铜金: 地表与地下关联信息 Xgp
1.历史的蕴涵, 起源与信息 不同与数学! -上有慈石?下有铜金: 地表与地下关联信息 Xgp -候风地动仪: 傅承义: 远处 传播=>今天:信息 -指南针: 技术意义;磁偏角:信息意义

8 二、从古代天文学到现代地球物理发凡--续
天文: 中国什么是天文: 诸葛亮 上知天文,下知地理=>信息而已 官方: 张衡 官职? 钦天监 天地不分 天地信息 天子 天命

9 西方天文学 乡野村 夫? 板凳能坐十年冷 李约瑟: 引文 第谷星表 开普勒 三定律: 椭园 同时间 同面积 T - R 关系 现代天文学

10 现代地球物理发凡---起源 1. 总体概念 ？地质=>地球物理<=地理？ 专家：上面 +我们 百姓：地球物理 = 地理所
1. 总体概念 ？地质=>地球物理<=地理？ 专家：上面 +我们 百姓：地球物理 = 地理所 专业科班：高等数学（二），四大力学， \地理 谁对？ 实际：谁的眼睛是。。。

11 J Froebel, Geography 19世纪上半叶，近代地理学奠基人之一的德国地理学家李特尔（C.Ritter）的地理学研究方法受到了弗勒贝尔（J.Frobel）的尖锐批评。弗勒贝尔指出李特尔把地理学要素进行人本主义处理，采用分地区的研究方法，是对地理学完全不科学的表述。弗勒贝尔认为，地球是宇宙空间的一个个体，所有纯粹地理学要素应作为整个地球一个说明部分，联系起来加以考察。如此建立起来的理论地理学应该和描述地理学分开，成为自然科学的一部分。在1934年，他在与其老师通信中，把这个关于地球一般理论的科学称之为地球物理学。

12 一、现代地球物理发凡---起源 2. 分支积累 地磁（学 ） 地球形状与大地测量 重力测量

13 现代地球物理发凡---起源 3.实际形成 地震->地震学 物理、力学的理论奠基——欧洲的 地震观测的需求——日本！中国？
现代地球物理发凡---起源 3.实际形成 地震->地震学 19世纪: 研究以太性质的弹性波在3维空间传播理论 1831: 泊松 发现地震横波 纵波 1885 瑞利 发现段 面波 1880 J.Milne 在日本 受地动仪启发 研制出水平摆地震仪表 1889 德国 波茨坦 威廉港 记录到东京地震 信息学意义: 1. 确定传播(半地球) 2.第一张波形图 物理、力学的理论奠基——欧洲的 地震观测的需求——日本！中国？ 地震波的穿越——促成二者的结合

14 E. von R. Paschwitz One of the first known recordings of a distant earthquake, obtained with von Rebeur's horizontal pendulum (reproduced from Nature, 40, 1889, p. 295 The first known recordings of a distant earthquake, which were identified as such, were made in 1889, also with astronomical instruments (von Rebeur-Paschwitz, 1889). The instruments were horizontal pendulums, designed by Ernst von Rebeur-Paschwitz to measure slight changes in the direction of the vertical. Two of these pendulums, located in Potsdam and Wilhelmshaven, recorded a large earthquake on April 17, The earthquake had been felt in Japan about an hour before it was recorded in Germany.

15 Emil Wiechert German geophysicist
(26 December 1861 – 19 March 1928) German geophysicist awarded a Ph.D. in The following year he became qualified to lecture in physics at university level in Germany. He became an assistant to Paul Volkmann at Königsberg University, teaching there, and during the next seven years performed research in physics until 1897, when he received a call to Georg-August-Universität in Göttingen. He started as an assistant of Woldemar Voigt, in physics,

16 In 1898 he was named professor of geophysics and Director of the Geophysical Laboratory at Göttingen. He became a full professor at the institution in 1905, and would remain there for the remainder of his career He was the first geophysicist to present a verifiable model of the Earth's interior as a series of shells. He wrote a number of scientific papers, including a pioneering work on how seismic waves propagate through the Earth. He also devised an improved seismograph and created the field of geological prospecting using small, artificially-created earthquakes.

17 During his career he made important contributions to the discovery of the electron, the physics of cathode rays, and Liénard-Wiechert Potentials. Wiechert was also interested in theoretical physics, such in the theory by Albert Einstein. He discussed the role of the ether, and he has discussed this questions with Hendrik Antoon Lorentz and others. Wilfried Schröder has been published the scientific correspondence between Lorenz and Wiechert, Arnold Sommerfeld and Wiechert and presents a biography of Wiechert (Bremen, Science Edsition, 2000)

18 古代中国两项发明的争、辨 ——对GP孕育的贡献 候風地動儀 与 司南？磁针
形象来自何时？

19 1.候風 地動儀 候風地動儀是中国古代偵測地震的儀器，也是世界最早的地震儀。
由东漢时期，南阳天文學家張衡在汉順帝永建七年（132年）发明，但已失傳，据毀於東漢戰火。現存的候風地動儀，是由各國考古學家，根據古書記載與現代科學知識，所復原的模型。 1.候風 地動儀

20 对张衡所造地动仪两个极端看法 2010-12-02 京华时报(北京)
　京华时报(北京) 有网友爆料称，历史教科书中人所熟知的张衡地动仪其实是上世纪50年代的复原模型， 中国地震台网中心研究员冯锐：2005年复原成功的地动仪模型确实可以监测地震。 方舟子认为所谓地动仪只是一个摆设。

21    奥地利学者雷立柏的观点是100多年来外国所有批评中最尖锐的，他认为这一被中国人视为国粹的东西，不是科学，它的失传正说明了它的不科学，它的失传也说明张衡地动仪没有给后人什么启发和思想，张衡之后欧洲各国的地动仪跟张衡毫无关系，因此在历史上有张衡没张衡，都是一样的。

22 地动仪的科学意义-----物理信息的传播
1985版百科全书: “更重要的是他的科学概念,……知道地震是由远处传来一定方向的地面震动, 这是一个本质的理解, 现代地震学正是根据这种认识建立起来的.” 19世纪: 研究以太性质的弹性波在3维空间传播理论 1831: 泊松 发现地震横波 纵波 1880 J.Milne 在日本 受地动仪启发 研制出水平摆地震仪表 1885 瑞利 发现 面波 1889 德国 波茨坦 威廉港 记录到东京地震 信息学意义: 1. 确定传播(半地球) 2.第一张波形图 =>现代地震学建立 现代地球物理物理学建立

23 结论：张衡地动仪代表了 超前的物理信息思想
方励之：提出问题比解决问题更重要 即使该地动仪没有解决地震监测， 设想：爱迪生发明白炽灯，如果没找到钨丝，仍然意义重大

24 2、中国在指南针的发明、应用及相关研究的地球物理的价值

25 １司南——指南针——沈括 异议 １　司南＝磁针？ ２ 沈括：没啥价值 =>中国对地磁学孕育、建立没啥贡献？

26 确定的磁--争议的司南 确定的磁：在春秋战国时（公元前770—公元前477/221?年），采矿和冶炼业的发展使人们开始认识了磁石。《管子·地数篇》、《吕氏春秋·精通篇》都有磁石吸铁的记载。《管子·地数篇》中“上有慈石者，下有铜金”的记述，还不能说是关于地球磁场的认识，如果考虑到这一记载很可能意味着人们会利用吸铁性去寻找铜金，或许可作为勘探地球物理学的远祖著述。在《管子•地数篇》记有：“上有慈石者，下有铜金。”《山海经•北山经》记有：“西流注于泑泽，其中多慈石。” 争议的司南：《韩非子 有度篇》“先王立司南以端朝夕”

27 我国古代不但发现了磁石的收铁性，而且也发现了磁石的指极性。随着，人们需要有指向性仪器做导航，辨明方向，指南针也因此得到了发展。公元前250年左右的战国末年，就有指南针的先驱应用的记载，春秋齐国（公元前770—公元前476年）《鬼谷子·谋篇》中记到：“郑人采玉，必载司南，为其不惑也。”，但也有争议 在而后的漫长历史岁月中，劳动人民通过生产实践活动，逐步从磁石的指向性，发明了指南针。

28 在此之后的1180年代，沈括在其所著《梦溪笔谈》中，更加全面地记载、总结了各种磁针的制作方法和指南针装置的四种结构。
这个时期指南针更加普遍和实用化，已经把指南针用于军事和航海。朱彧所著《萍洲可谈》中，记叙了“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”南宋末年陈元靓所著《事林广记》中，记载了旱罗盘的两种形式指南鱼和指南龟。

29 　　　　　科学家？ 博物学家？ 西部歌王=传歌者

30 在地磁学发展的价值 首先 基础<=>地磁测量仪器 更大意义: 磁偏角　　　唐？　宋 明 朱载堉 磁倾角 在地磁学发展

31 对地磁学建立更有价值：地磁偏角 地磁偏角的最早记载见之于宋司天春官杨维德完稿于景祐年间（约1039年之前）的《茔原总录》， 《茔原总录》认为,指南针在罗盘上“取丙子壬午之间是天地中”, “约而取其大概”①得地理南北向。由图所示中国古代罗盘为24向，子午为地理南北向，“丙子壬午之间”给出地磁偏角为南偏东7.5°,当为杨维德在北宋都城汴梁（今开封）测得的磁偏角。 ①杨维德《茔原总录》卷一， 《主山论》//中国史稿 第五册 郭沫若，主编. 北京：人民出版社，1983

32 王爷有意的地磁偏角测量 出自个人的有意的为科学意义的地磁偏角测量活动是朱元璋的第九代孙、由王子而王爷却又坚决主动放弃王位的朱载堉，相对于宋代的文字描述和郑和船队的针位记录，朱载堉在细分圆周为100等分—其称之为“刻”的基础上，测得了更精确的磁偏角数值：1又1/3刻，换算可得4°48' 并得出“八方之地，各有偏向”的结论！！从现代科学的角度看，这无疑是地磁观测定量化的一大进步，而且相对于地磁学的开创者吉伯认为地磁偏角各地相同来看，不能不说朱载堉具有相当的科学与求实精神。

33 官府无意的磁偏角的航测 可以说还很不系统，到了明代，来自皇家的两个官方与个人、有意与无意的活动确使中国在磁偏角测量上留下了更具超前意义的记录。出自官方的是1405——1433年间郑和船队27000多船员、200多艘船只的七次远洋航行，这是有意的国家政治、经济活动，而中国航行家的精细导航技术、船队的缜密组织管理、官家的严谨保留档案记录的传统，无意中在科学上给中国和人类留下了从太平洋西岸经经中国南海、马六甲海峡、印度洋沿南亚、阿拉伯海岸、直至东非海岸的详细的磁偏角记录——罗盘的针位图，从现代地磁学来看，着是人类历史上不折不扣的第一次航（海）磁测量，其实不论海陆空，这都是第一次地磁巡测活动。

34 北宋时已意识到磁倾角的存在 公元1044年，北宋曾公亮在其军事著作《武经总要》中详细记载了一种指南鱼的制法“以薄铁叶剪裁，长二寸，阔五分，首尾锐如鱼形，置炭火中烧之，候通赤，以铁铃铃鱼首出火，以尾正对子位（即北方），蘸水盆中，没尾数分则止，以密器收之”，这样铁叶鱼就被磁化指南鱼。使用时，只要取一碗水置于无风处，平面鱼会浮于水面，待它静止时，鱼首所指方向就是南方。这里所说的落叶铁，应是一种低碳钢。所述的这种人工磁化方法，比欧洲已早了几百年，直到公元1600年，英国磁学家吉尔伯特才记载说：使红热的铁棒沿地磁场方向冷却而磁化的方法。 曾公亮所记载的磁化铁叶鱼，整个鱼身需是倾斜的，只把正对北方的鱼尾没入水中，而鱼首则高出水平。这个实际的经验，已经表明北宋时科学家已意识到磁倾角的存在。

35 应当顺便指出的是，我国古代在宋代就已发现两个地磁学要素，磁偏角和磁倾角的存在。沈括在用磁针做实验时，发现指南针所指的南北与地理上的南北并不一致，两者之间存在着偏角，即磁偏角（“常微偏东，不全南也”）。沈括还指出这个偏角并不是一成不变的，它不是“必”微偏东，这说明沈括已注意到磁偏角在不断地变化着，这要比哥伦布1492年对磁偏角的发现早[1]。 [1]哥伦布1492年9月13日发现磁偏角.Humboldt,《Cosmos》.Ⅱ，1868，230

36 郑和航海图

37 元、明、清针位记－钓鱼岛 获取地磁偏角

38 小结：不管司南、沈括，中国在地磁学的孕育探索道路上曾经领先于世界
宋代以前，中国发明了指南针，客观揭示了磁偏角和磁倾角，可谓地磁学研究的先驱。这种认知，尚属经验阶段，与现代地磁学还差关键的一步。沈括认识到前方有“原其理”的需要，但他只能如实记载“莫可”。宋代以后中国没有按照沈括已经认识到的科学发现的轨迹走下去，与现代地磁学的发展相比，缺乏全面系统地理空间上的数据信息综合分析与思考，更未能提供提供、运用数理分析的工具使之定量化，欠缺于现代地磁学建立的临门一脚。这一伟大的令牛顿嫉妒工作,由欧洲“太医” 臼伯、高斯所完成、完善。

39 四、天?地球物理信息学的内涵, 相关数据科学、平台技术进展 可包含
1 地球物理谱分析、时/空-频域变换、压缩理论技术 FFT 小波变换 脊波变换 2 地球物理数据的可视化分析 与可视化表达 3 地球物理物理预报技术 预测论 公度 遗传算法。。。 4 地球物理统计分析方法 5 地球物理中的混沌、分形 6 地球物理超级计算 7 地球物理数据同化 8 地球物理数据挖掘

40 现代: 与未来 2.现代信息化: 发展于信息 分析技术: FFT 小波变换 信息技术 震 磁台网 数据传输 GIS 不一一罗列
陈禹页总结: IGY50年-获取地球信息能力的提高 4.未来的趋势: 更渗入信息 物理更加与现代数据科学\信息科学相结合 海量数据 超级计算 可视化分析 数据同化 挖掘

41 四、天?地球物理信息学的内涵, 相关数据科学、平台技术进展
对未明物理方程的地球物理现象, 对有明确物理方程描述的地球物理现象，由于数据的短缺，或者数据的海量，或者方程无解析解 方程的混沌 不确定性 对在时（空）域不易分析的地球物理现象 运用数学、数据科学、信息科学予以分析、表达

42 四、天?地球物理信息学的内涵, 相关数据科学、平台技术进展
2011-2：CODATA会议：争取话语权， 为中国当选主席 争取IUGG代表 一票 大数据与数据科学会议

43 四、天?地球物理信息学的内涵, 相关数据科学、平台技术进展
近几年的工作 推动活动 2007:CODATA 北京 2007-8：eGY 意大利--中国 2008：意大利：地球-空间科技信息学峰会 日本：IGY50年：地球与空间环境的信息科学技术 加入联合国促进发展中国家科学数据共享联盟，负责天文-空间-地球物理分支： 协办UN亚太城市信息化论坛 第一专题 2010：举办行星-地球物理与工程信息化沙龙 参加UN全球城市信息化论坛 上海世博会

44 四、天?地球物理信息学的内涵, 相关数据科学、平台技术进展
世界数据中心系统地球物理学科中心 2011年首次会议 京都 中国地球物理数据中心 地球物理预报中心 ......

45 五、信息数据科技成果个例 极光: 几个形式 古代 现代 照片 视频.... 数字融接显示地球物理信息汇览系统
极光: 几个形式 古代 现代 照片 视频.... 数字融接显示地球物理信息汇览系统 　　　　　——万卫星、宁百齐：子午工程的支持 地磁与空间物理台链数据 宁百齐主任　胡连欢、赵秀宽支持 地震流动台阵观测数据——艾印双主任　汪鹏程支持 岩石物性数据库 研究生院　张健　我所　刘大安　伍法权　伍向阳 南极陨石图象数据集\目录(日本极地研究所1980's) 中国: 2000- Google Earth 中地磁场可视化分析 　　北京大学袁晓如研究员　本中心研究生王丹　彭

46 Historical Chinese Aurora record from B. C
Historical Chinese Aurora record from B.C.2000 Some color paintings comparing with modern photoes

47 年东海地磁偏角---钓鱼岛为例 ４００－６００点

48 六、中国近代的天文与地球物理学发展与先辈
中国：第一个以地球自然标准确定度量单位 鉴于清朝政权逐渐巩固，又受到传入中国的西方地图的影响，康熙帝于二十五年（1686）下令测绘全国地图。（康熙四十一年（1702）在测定今河北坝县至交河、测定北京范围地图时，得到纬度1°等于195里又6步。于是康熙决定统一测量尺度：取1°为200里，每里180丈。这是世界科学史上首次以地球纬度之广作为长度单位标准的开始，它比法国科学院于1790年有关规定要早约90年。1790年法国科学院一个特别委员会建议：通过巴黎的子午线全长的四千万分之一定义为长度“米”，1799年据此长度制成一根铂棒，作为标准“米”的长度。）

49 现代地磁观测传入中国 在现代地磁学开始建立、现代地磁观测仪器面世不久，为了更全面研究地磁场的在全球各地区的分布和交通运输的需要，英、法、俄、德等国即开始找机会在世界其它国家进行现代地磁学意义上的地磁测量。这种测量分为许多测点的地磁瞬时测量和建立地磁台长期观测，而由少量测点到大量广泛的地磁测量是地磁测量的起步。 有别于以前的地图测绘，这次测绘注重了地球经纬坐标的测量。康熙四十一年（1702）到康熙五十六年（1717），清朝廷陆续派人测定东北、西北、华中、华东、华南诸省及西藏等地地理纬度。其时，聘请了法国来华耶稣会士白晋（Joachim Bouvet,1656—1730）、宵学思（J.B.Réigs,1663—1738）,比利时传教士安多（Antoine Thomas,1644—1709）等各国入华教士近十人，由皇子胤祉协助，钦天监和地方官帮助。在这一背景下，某些入华传教士做了中国某些地区的地磁测量，成为中国在现代科学意义上最早的地磁观测工作。清康熙二十二年（1683）及五十二年（1713）在北京一处所作的磁偏角测定值由W.Van Bemmeln收集发表得以流传。1703—1709年，P.Jartoux及P.Regis测定了山海关、嘉峪关及吉林某处（北纬43°50′，东经130°29′）等三点的地磁要素。1711年他们又在山东登州、莱州进行了二处地磁测量。在香港，也很早就进行了一处地磁观测，而且复测次数最多，所测地磁要素有偏角及倾角两项。在上海，徐家汇地磁台成立以前也作了地磁偏角及倾角的测量。

50 附 1 康熙 (1661年-1722年) 尺的单位 18世纪，法国政治家提议，所有的国家都应当使用统一的计量单位。之后，法国科学家开始着手统一长度计量单位的工作，他们把地球的子午线（正好相当于地球的圆周长度）的四千万分之一规定为1米。人们还用了7年左右的时间，测量了法国的敦刻尔克和西班牙的巴塞罗那之间的距离，1791年, 确定了1米的准确长度。

51 中国地球物理学史研究项目 中国科协，CGS刘光鼎，郭建，WDC 2nd 主任 缅怀人物: 傅承义 赵九章 陈宗器….最早先驱？
辛亥革命-民国的地球物理：桂质廷 胡乾章 严济慈 冯君策（简）: 国民党中央电台台长， 丁西（燮）林：物理所长->剧作家->文化部副部长 中国地质学家对中国地球物理事业的贡献： 翁文灏 行政院长，总统府秘书长 地球物理对中国民族兴亡（抗日能源与通信、新中国石油）的历史贡献

52 中国早期的天-地球物理学者浏览 高鲁 （ － ）字曙青，福建长乐县人。早年追随孙中山，参加其在法国巴黎组织的同盟会，并积极从事活动。1911年随孙中山回国，任南京临时政府秘书，不久任中央观象台（即北京建国门南侧的古观象台）台长。1918年参加在巴黎举行的国际统一时辰会议，1928年任中央研究院天文研究所第一任所长，参与紫金山天文台选址工作。他是中国天文学会的发起人及第一届会长，并发起组织中国日食观测委员会任委员兼编纂组组长，对祖国近代天文尤其是普及工作曾做出过卓越的贡献。1944年10月被免去监察使，改任监察院监委员。2002年10月30日在紫金山天文台树立高鲁全身铜像以作纪念。著有《图解天文学》、《日晷通论》、《星象统笺》、《中央观象台过去与未来》、《相对论原理》，并于1929年始创天璇式中文打字机，送至巴拿马国际博览会展出并获奖。

53 高平子（1888 ～1970） 高平子原名均，字群， 因钦佩东汉天文学家张衡（张平子），故自号平子，别署在园，上海金山区人。清光绪三十年（1904年）考入上海震旦学院。毕业后致力于天文学研究，曾任教于震旦大学。后潜心研究天文学，发表《周髀北极璇机考》一文，以精密论证推算出周代北极星的正确位置，引起学术界的高度重视

54 民国15年（1926年）参加首届国际无线电经度联测，为中国取得第一批近代经度值，这是中国天文学家参加国际天文联合观测的开端。民国17年，他应邀赴南京中央研究院，筹备天文研究所。
民国24年代表中国天文学会出席在巴黎召开的国际天文学联合会第五届大会。在这次会议上，中国被吸收为国际天文学联合会正式会员。回国后，他从事于太阳观察和研究工作，主编《国民历》和《天文历》。 民国26年撰写《圭表测景论》，被海内外学术界认为是极有价值之作。民国37年到台湾担任数学研究所研究员、台湾省气象所技正、“中国天文学会”理事长、中央大学教授等职务，主持“天文月历”和“国民历”的编制，协助创设台北园山天文台。著有《学历散论》《平子著述余稿》《史记天官书今注》《史日长编》等共139篇。1970年病逝。鉴于他对天文方面的成就，1983年国际天文联合会第十八届大会通过决议：将月球下面东经87°.8，南纬6°.7处的一座环形山命名为高平子环形山。

55 地理学家的贡献 张相文，地理学会创始人 《地学杂志》主编 起始：地文物理学

56 蒋丙然 字幼聪，后改为右沧，公元1883年9月3日生于福建省福州市， 中国现代气象事业奠基人，中国气象学会创建人之一。
主持建造我国第一座圆顶天文观测室，从法国引进中国第一架大型天文望远镜，并购置坐标量度仪和超人子午仪等，为我国现代天文事业的建立和发展奠定了基础。 主持青岛观象台参加第一、二届万国经度测量，取得较好观测结果，成为我国天文界步入国际合作的创举 在我国现代地震、地磁研究的开创中均有重要贡献。 蒋丙然

57 自幼聪颖好学，受先祖父“提倡西学，注重实业”的影响，于1905年到上海先入法文学校学习法文，后入震旦大学物理科，各种成绩优异，成为马相伯先生的得意门生。1908年震旦大学毕业后赴比利时双博罗（Gembloux）农业大学学习气象学，1912年获博士学位后回国任苏州垦殖学校教务长 1913年7月至1924年1月应中央观象台台长高鲁先生之聘任中央观象台技正、气象科科长，代理台长等职务，在此期间，蒋丙然先生还兼任北京南苑航空教官，代理航空署气象科科长，北京大学和北京师范大学讲师等职。 1913年7月，蒋丙然先生任中央气象台气象科科长后，便开始创建中国的气象事业。蒋丙然绘制了我国第一张天气图。1916年中央观象台正式每天两次向社会做天气预报，9时在台内悬挂信号旗，晚间由北京各报馆向社会公布，这是我国近代天气预报的开始，这里凝聚着蒋丙然的开创之功。 1914年7月，蒋丙然创办《气象丛报》，它是我国最早的气象刊物，1915年7月扩充为《观象丛报》，增加了天文、地磁、地震、历象等资料。1922年为适应气象学发展的需要，《气象月刊》重新单独出版。中央观象台曾利用这些专刊与国内外300多处学术机构进行交流，获得学术资料。以上两刊物的撰稿、编辑、出版、交换等工作主要靠蒋丙然。

58 1924年2月15日，蒋丙然、高平子、宋国模、陈展云等代表中国政府从日本人手中正式接管青岛观象台。当时在中国有青岛、香港、上海三座观象台，号称远东三大观象台，但主权都在外国人手中。青岛观象台的接管，使华夏大地上有了惟一主权归中国的观象台，蒋丙然被任命为中国主权下青岛观象台第一任台长。 蒋丙然任台长后即全面恢复改进青岛观象台的各项观测研究工作，当年2月28日成立由竺可桢任科长的气象地震科和由高平子任科长的天文磁力科，因竺可桢始终未到任，改由蒋丙然兼任气象地震科科长。在蒋丙然主持下，首先改进和发展地面气象观测，所用仪器增至20多种，观测次数由德管时期每日3次，日占时期每日6次，增为每天24次，由4名专职观测员轮流值班。后又购置经纬仪、方向距离盘、气球等仪器设备，并创设理论实验室，自制氢气，进行每天一次高空观测。为提高天气预报的准确率，蒋丙然还组织工作人员开展天气预报研究，设立了天气预报研究会。在郊区和海岛建立了多处测候所，每天公布天气预报。青岛台应国际极年学会之请，在崂山明道观建立高山测候所。观测纪录均刊登在青岛观象台《气象月刊》和《高空观测报告》中。

59 主持制定了海洋科的工作细则：测量海水温度、采集海洋生物标本、海洋地质调查、建立海洋理论化实验室、测量潮汐和海流、海洋气象、海洋仪器保管维修、学术研究、科普教育等。

60 地震工作: 德、日时期遗留的仪器，多已损坏，1925年从德国斯宾尔工厂购置维开尔水平地震仪，开展地震观测，该仪器可测量4000公里范围内地震，感度达1万公里以上，开我国现代地震科学之先河，并积累了宝贵地震资料。地磁工作，青岛观象台在德日占领时期，仅对青岛进行测量，蒋丙然执掌青岛台后，购置了沙士郎中型磁力仪，除对青岛地区进行观测外，1932年5月又派吕蓬仙和徐汇阔二人携带仪器对山东半岛高密、潍县、蓬莱等12处测量其经纬度、磁偏、磁倾、水平分力各项，并制成山东沿海磁力等偏度线、等倾度线及水平分力线三幅磁力图。所有资料按国际规定格式予以公布并寄荷兰国际磁力学会发表。

61 1926年，青岛观象台受万国经度测量委员会会长弗利也邀请和民国政府教育部之委派，作为我国惟一代表参加第一次万国经度测量，蒋丙然为此亲自外出考察，编制应购仪器预算，并争取青岛市政府拨款5000元，按规定日期于10月至11月进行了为期两月的青岛台经度测量，所测成绩优良，得到各国天文台之称赞，为我国天文界赢得荣誉。青岛观象台于1933年又参加第二次万国经度测量。 1928年蒋丙然倡导并主持成立海洋科，拉开我国海洋研究之序幕。1932年建立了我国第一个水族馆。 台湾天文学会首届理事长和台湾气象学会首届会长，蒋丙然在国际上也享有一定声望，他是国际天文联合会会员，还曾被意大利气象学会聘为名誉副会长。1966年12月24日病逝于台北，终年84岁。 蒋丙然撰写专著20余本，专文106篇，内容涉及气象、天文、地震、地磁、海洋许多学科。他受过很多嘉奖：四等嘉禾章、六等文虎章、陆军部银质奖章、航空署一等奖章等。 蒋丙然主要是气象学家，是我国气象事业的开创者，但他在我国近代天文学、海洋学以及地震、地磁诸学科都有颇深的造诣，都有开创之功，他在我国近代科技发展史中是一颗耀眼的巨星。

62 台湾天文学会首届理事长和台湾气象学会首届会长，蒋丙然在国际上也享有一定声望，他是国际天文联合会会员，还曾被意大利气象学会聘为名誉副会长。1966年12月24日病逝于台北，终年84岁。
蒋丙然撰写专著20余本，专文106篇，内容涉及气象、天文、地震、地磁、海洋许多学科。他受过很多嘉奖：四等嘉禾章、六等文虎章、陆军部银质奖章、航空署一等奖章等。 蒋丙然主要是气象学家，是我国气象事业的开创者，但他在我国近代天文学、海洋学以及地震、地磁诸学科都有颇深的造诣，都有开创之功，他在我国近代科技发展史中是一颗耀眼的巨星。

63 蒋丙然先生论著 4、地球磁力浅说 《观象丛报》2卷11期1917.5 5、陆家浜磁力台参观记 《观象丛报》5卷11期1920.5
4、地球磁力浅说 《观象丛报》2卷11期1917.5 5、陆家浜磁力台参观记 《观象丛报》5卷11期1920.5 6、陆家浜磁力台参观记 《观象丛报》5卷12期1920.6 7、实用磁力学（译） 《观象丛报》6卷2期1920.8 8、实用磁力学 《观象丛报》6卷4期 50、月球对地球之影响 《中国天文学会会报》1期 78、青岛观象台地震仪器设备概况 《青岛观象台刊》 79、天文磁力科概况 《青岛观象台刊》 48、天文学与气象学 《中国天文学会会报》4期 49、万国经度测量文件节译 《中国天文学会会报》7期 2、星象纪要（报告） 《观象丛报》2卷4期 3、论航空家不可不知星等 《观象丛报》2卷10期1917.4

64 王应伟 王应伟，天文学家，气象学家，地球物理学家。 现代天文学、气象学、地磁学开拓者之一。中国天文学会（ 1922年成立）创始人之一。
我国第一份天文刊物《观象丛报》的编辑和撰稿人。为我国气象、地磁、地震等学科的创建及其观测技术人员的培养做出重要贡献。完成了一部遍注群历的宏篇巨著—《中国古历通解》。 东京物理学校数学科，以成绩屡获第一蜚声留学界，得补官费。毕业后由校长推荐至日本东京中央气象台任职（曾任该台台长），主要从事气象、地球物理、天文诸学科的观测和研究。1915年回到祖国。

65 1916年在北京中央观象台任磁力科技正，后为气象科科长，建立起地磁和气象观测业务，参与了国内第一批气象和地磁观测人才的培训。期间，王应伟还在北京师范大学兼课，讲授气象学、天文学等课程。1922年成立，

66 1929年，应青岛观象台台长蒋丙然邀请，王应伟赴该台任职。青岛观象台当时设有气象地震科和天文磁力科，王应伟任气象地震科科长，天文磁力科原由高平子主管，后高平子受聘去南京天文研究所筹办紫金山天文台，天文磁力科科长由王应伟兼任。 王应伟执掌气象地震科后，利用德国人留下的维开尔式水平地震仪进行连续记录，常能记录到地震信号，并根据s.p.地震信息的时延，估计出距地震源的距离。 1937年抗日战争爆发，1938年1月日本侵略军占领青岛，王应伟义愤填膺，愤然辞去公职，回到北京家中，潜心研究中国古历法和古天文学。

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68 近世地震学序——蒋丙然

69 王应伟著述 1 王应伟.论冰的成因.观象丛报，1917，2（8） 4 王应伟.降水论（1）.观象丛报，1917，2（11）
　1 王应伟.论冰的成因.观象丛报，1917，2（8） 　　4 王应伟.降水论（1）.观象丛报，1917，2（11） 　　9 王应伟.说青空.观象丛报，1917，3（6） 　　2、电气与气空 《观象丛报》2卷9期1917.3 　　3、地震之震度及震源距离 《观象丛报》2卷10期1917.4 　　4、说光环 《观象丛报》2卷12期1917.6 　　5、太阳系行星之视运动(1) 《观象丛报》3卷3期1917.9 　　6、太阳系行星之视运动(2) 《观象丛报》3卷5期 　　7、刻白尔定律应用一例 《观象丛报》3卷7期1918.1 　　8、关于引力之一问题 《观象丛报》4卷3期1918.9 　　9、地转偏向力之几何的说明(1) 《观象丛报》4卷5期 　　10、 地转偏向力之几何的说明(2) 《观象丛报》4卷6期 　　11、 地球自转公转之势力 《观象丛报》4卷11期1919.5 　　12、 太阳之辐射热 《观象丛报》5卷7期1920.1

70 王应伟著述-2 13、 观测水平地磁力之公式 《观象丛报》5卷9期1920.3 14、 月之向心加速度 《观象丛报》6卷9期1921.3
　13、 观测水平地磁力之公式 《观象丛报》5卷9期1920.3 　　14、 月之向心加速度 《观象丛报》6卷9期1921.3 　　15、 时间及空间之相对的观念 《观象丛报》6卷11期1921.5 　　16、 甘肃地震概说 《观象丛报》6卷11期 　　17、 时间及空间之相对的观念 《观象丛报》6卷12期1921.6 　　18、 论冰的成因 《观象丛报》2卷8期1917.2 　　19、 降水论(1) 《观象丛报》2卷11期1917.5 　　21、 降水论(3) 《观象丛报》3卷8期1918.2 　　　23、 说青空 《观象丛报》3卷6期 　　24、 低气压与高气压(1) 《观象丛报》3卷9期1918.3 　　28、 低气压与高气压(5) 《观象丛报》4卷2期1918.8 　　29、 说台风(1) 《观象丛报》4卷4期

71 丁西林（1893－1974） 中国剧作家、物理学家、社会活动家。原名丁燮林，字巽甫。1893年9月29日生于江苏省泰兴县黄桥镇。1913年毕业于上海交通部工业专门学校 (上海交通大学前身)，1914年，入英国伯明翰大学攻读物理学和数学。1920年归国，历任北京大学物理系教授、国立中央研究院物理研究所所长，院士，总干事，1960年后：文化部副部长，中国对外文化联络委员会副主任，中国人民对外友好协会副主任、北京图书馆馆长、中国文字改革委员会副主任等

72 （1889~1971），浙江鄞县人。1912年夏，毕业于比利时鲁汶大学，获地质学博士学位，为中国第一位地质学博士。1913年初回国，任农商部地质研究所讲师、教授。1916年7月，转入农商部地质调查所，历任矿产股长、代理所长、所长。1931年7月，代理清华大学校长。1932年11月，开始从政，历任国防设计委员会秘书长、行政院秘书长、院长、总统府秘书长等要职。1949年5月脱离国民党政府，旅居香港、巴黎。1951年3月回大陆，定居北京。1954年12月当选中国人民政治协商会议第二届全国委员会委员。1956年2月当选中国国民党革命委员会中央委员，3月当选为中央常务委员。 翁文灏

73 中国地震科学研究新时代的开始 1917年1月24日、2月22日，安徽霍山县接连发生6.3级与5.5级地震，震中烈度达八度，许多旧房倒塌，伤亡数十人；地震波及安徽、山东、江苏、浙江、江西、河南、湖北、湖南等八省，面积约60万平方公里，社会各界为之震惊。 霍山强烈地震引起了农商部地质调查所三位主要领导人所长兼地质股长丁文江（1887~1936）、矿产股长翁文灏、编译股长章鸿钊( )的高度重视，尽管地质调查所此前的业务并没有地震调查的内容，他们还是决定立即对霍山强烈地震进行调查。先由本所印制震情调查表，主要调查三项：地震发生时刻（使用标准时间）、地震烈度、震动方向，分寄各县知事（即县长）、各省财政技术员、各铁路站长、海关税务司； 4月上旬，又派本所调查员刘季辰等人深入到极震区做现场调查。 之后，地质调查所综合通信调查资料和现场调查资料，分别绘制出霍山两次地震的等震线图，这是我国地质工作者首次绘制的两幅等震线图，图中除了标明烈度数（罗西-福来氏烈度）外，还标出了断层线。这是我国地质专业人员从事地震现场调查及其科学研究的起点，同时也标志着中国地震科学研究新时代的开始。

74 现场考察海原大震灾，首倡防震减灾 1920年12月16日，甘肃海原（现属宁夏）发生8.5级大地震，死亡23.6万人，震惊国内外。翁先生奉中央政府委派率领三部（农商部、内务部、教育部）6人考察组，于1921年4月15日出发，经绥远（今呼和浩特）、过宁夏、至甘肃兰州，到静宁、会宁、固原、海原、平凉、天水等重灾地区考察。一直到当年8月，考察才告一段落。 这是中国中央政府首次组织的，由地质专业人员实施的，历时最长、成果最多、影响最大的地震现场科学调查，除了获得大量的震情与灾情文字资料，还拍摄了一大批震害和灾情照片，绘制了等震线图，写作了多篇考察报告。这次地震现场考察成为翁先生从事地震科学研究的新起点。 考察结束，翁先生先后上交了《调查甘肃地震大略报告》和《为条陈调查甘肃地震意见呈请》，其中明确提出了一套减轻震灾的对策。 翁先生认为海原震灾死人众多的主要原因：在于震区黄土广而厚，民居多为土窑、土屋土墙，又多散布于山腰上，因此易于倾覆。翁先生认为“改良建筑实为减轻震灾之唯一方法”，并提出改良民居建筑的五种做法：1.民居地址宜选在远离高山深谷的平原广野，且要避开河流冲积地层。2.劝令人民建筑房屋多用木柱木梁，并使柱梁贯连构架，不易倾倒。3. 劝令乡民仿照城镇街区聚居形式，使彼此房屋互相依靠，既可获群聚交通之利，又可增强抗震能力，减轻震害。4.广为宣传窑居的危险，促进窑居者量力改良。5.劝导植树造林，为居民建造以木构架的房屋提供充足的原料。 翁先生发现海原震区内之所以多山崩滑坡，除因黄土广厚、土质松脆之外，还因“到处童山，森林绝迹”，没有植被吸附雨水，黄土越干越脆，越易崩塌。“倘能广植森林，则绿荫遍护，润及土壤，根柢盘旋，亦能阻其碎散。”森林可以减少土层散崩的程度和滑走的距离，也能起到减轻震害的功效。所以，他认为植树造林是将来减轻震灾之一要著。 1922年7月，翁先生因办理震灾异常出力，受到中央政府的嘉奖，被授予“二等嘉禾章”。

75 系统研究地震史料 创立中国地震地质学 翁先生认为中国历史文献中大量的地震记载，“大致尚可征信，确有研究之价值。”他查阅了大量古籍，搜罗到自夏桀五十二年以来，有可靠记载的地震共计3500余次，比黄佰禄（ ）神父编辑的《中国地震目录》（1910年法文版）还多出180余次。翁先生发现：历史地震的分布区域皆与地质构造相关联。他进而断定：地质构造即为发生地震的原因，并依此划分出16个地震带：1.汾（河）渭（河）地堑带，2.太行山拗褶带，3.燕山拗褶断裂带，4. 山东潍河断裂带，5.山东西南断裂带，6.山东登莱海岸陷落带，7.甘肃贺兰山断裂带，8. 甘肃泾原断裂带，9. 甘肃武都折断带，10.河南南阳折断带，11.安徽霍山折断带，12.四川南部断裂带，13.云南东部湖地断裂带，14云南西部湖地断裂带，15.广东琼雷断陷带，16. 福建泉汕沿海陷落带。 翁先生还找出了它们的共同之处：（1）地震带皆有大断裂；（2）发生大地震的断裂，时代都较新，在第三纪或第四纪之初；（3）水平断层与垂直断层皆能发震；（4）折曲山脉似与地震无关。据此，翁先生绘制了中国第一幅地震区域分布图，撰写了《中国某些地质构造对地震之影响》的论文，后于1922年8月在比利时布鲁塞尔召开的第13届国际地质学大会上发表，当即受到各国地质学者的重视。

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77 自建地震台，培养测震和科研人才 自民国成立至1927年5月，大陆及沿海先后发生10次7—8.5级大地震，共死亡三十万余人，是当代震灾最严重的国家。翁先生认为：要在防震减灾方面有所发明，必须“基于平时之研究”；政府应当建置地震研究设施，并对今后如何进行地震研究，要有所规划。可是，中国竟然没有一个自己建造与管理的测震台站，翁先生对此大为不满：“奈何是类研究（指测震仪）继起无人，时至今日，犹或为灾祥迷信之谈，而不急为科学观察之计，除外人所谈一二地震仪外，本国毫无设备，以中国重要之事情，而中国人不自研究之，岂不大可惜哉！”身为中国地质调查所所长，翁先生立志要改变这种落后状态，决心自己建造地震观测台。翁先生的同乡林行规（ ）律师鼎力相助，将北京郊区鹫峰山庄秀峰寺的一块地产捐赠为台址。翁先生便于1928年组织开工建设，整个工程于次年完成。翁先生又多方筹集资金，从国外购买了先进的地震观测仪器，于1930年春开始安装调试，9月开始正式记录地震。中国从此有了自己建造、自己管理的测震台——鹫峰地震台，中国现代地震观测史从此开始。 在鹫峰地震台施工期间，翁先生通过著名物理学家叶企孙（ ）和吴有训（ ），物色到东南大学1925年毕业生李善邦（1902—1980），先派他到上海徐家汇天文台学习测震技术。1930年夏，李回到鹫峰台。翁先生特意请来吴有训指导李安装调试地震仪。翌年，翁先生又派李去日本东京，学习测震技术。九一八事变后，李回国主持鹫峰台测震业务。

78 翁文灏地震著作目录 年 份 著 作 题 名 发 表 刊 物 1917 民国6年1至3月地震调查报告 《农商公报》3卷11册 35期
年 份 著 作 题 名 发 表 刊 物 1917 民国6年1至3月地震调查报告 《农商公报》3卷11册 35期 1921 调查甘肃地震大略报告 内部 1921 为条陈调查甘肃地震呈请 内部 1921 甘肃地震考 《地质汇报》第3号、 《科学》6卷10-12期 1921 地震浅说 《博物杂志》第4、5期 1922 民国9年12月16日甘肃地震 《科学》7卷2期 1922 中国某些地质构造对地震的影响 第13届国际地质学大会 1923 近十五年中国重要地震记 《东方杂志》20卷16号 1923 中国地震区分布简说 《科学》8卷8期 年9月日本大地震述闻 《科学》9卷6期 1924 微震新解(译文、E.格尔奇著) 《科学》9卷6期 1924 近十五年中国重要地震一览 《史地学报》3卷4期 1924 地震 商务印书馆百科小丛书 1925 民国14年3、4月云南洱海地震述要 《科学》10卷12期 1927 甘肃地震谈 《东方杂志》24卷18号 1929 火山学及地震学 《科学》14卷5期 1929 地震（再版） 商务印书馆科学小丛书 第32种 1930 锥指集（其中的地震学部分） 地质调查所出版

79 结语 不论天地 物理 起于数据信息的收集积累 认识科学史 评价发明的价值 可以更多从信息的视角
认识科学史 评价发明的价值 可以更多从信息的视角 未来的天 地板物理学的发展, 仍然/可能发生更加倚重数据信息

80 傅承义，地球物理学家 福建闽侯人，王振铎好友 中国地球物理学的主要奠基人之一 1933年毕业于清华大学物理系。
1944年获美国加利福尼亚理工大学地球物理学博士学位。中国科学院地球物理研究所研究员、副所长、名誉所长，中科院地学部委员，中国地球物理学会副理事长、名誉理事长，中国地震学会副理事长。 第三届全国人大代表，第 五、六届全国政协委员。 １９１５０年代在北京地质学院、北京大学、中国科学技术大学负责建立了有关地球物理学教研室， 中国科技大学地球及空间科学系主任。 为推进中国地震学与地球物理学的研究起了重要作用。

81 李善邦 1902年10月2日 生于广东省兴宁县田心村。 1925年 毕业于东南大学（今南京大学）。
1929年 在农矿部（后为实业部）地质调查所主持地震工作。 1931年 赴日本东京帝国大学（今东京大学）学习。 1933年 赴德国波茨坦地球物理研究所、耶那地震研究所 和美国加州理工学院地震实验室考察访问。 　　1938年 赴湖南、贵州、四川探矿。 　　1941年 赴四川、贵州、云南、广西测量地磁。 　　1946年 赴英国访问。 1950年 任中国科学院地球物理研究所地震研究室主任、代理所长。 1953年 任中国科学院地震工作委员会委员、综合组组长和中国地震历史资料编委会副主任委员。 　　1955年 任中国科学院仪器委员会副主任。 　　1980年4月29日 病逝于北京。

82 从"地"到"天"的 信息 一 赵永恒 崔辰洲 袁晓如老师: 中国地球物理学会信息技术专业委员会委员, 历史渊源:陈彪 叶淑华 方励之;
从"地"到"天"的 信息 一 赵永恒 崔辰洲 袁晓如老师: 中国地球物理学会信息技术专业委员会委员, 历史渊源:陈彪 叶淑华 方励之; 未来:继续欢迎 二 委员会5个方面, 讲3 1.职称评定: 社会化. 中级:工程师: 国际接轨 美国SEG 含"金" 2.评奖: 国家科技奖, 仅留; 部委级->社会,学会 中国地球物理学会奖, 已 2 届, 13年10月 赵永恒: 本专业委员会评审工作组成员 准备申报人已众多: 项还较少 3 科学传播: 卑职

83 科学普及-学科传播-外秉 向公众\社会传播准确"科学"的学科知识 网络-IT: 传播 "正"知识 能量:标量正 负 意义?
"非正"的科学知识影响不容旁观 eGY以来, 地球物理学界 日益重视 前任所长刘嘉祺院士: 中国科普作家协会理事长 现任所长朱日祥院士: 表达对学科传播的忧虑

84 十万个为什么 第六版 韩启德 总主编, 社长? 1. 是否需要? 已有 百度 谷歌, 2. 是否可用? 不行 90% 我们: 极光
1. 是否需要? 已有 百度 谷歌, 2. 是否可用? 不行 90% 我们: 极光 来自网络的, 几乎条条不行, 多处重大错误 需要重写

85 不仅数字媒体 出版容易, 劣质 错误概念的图书也出 也有相当正规的出版社 出劣书 最近受业内差评(不说) 谨慎 科学普及出版社, 颜实副社长