本刊記者 姜 菲

我為學(xué)術(shù)狂
——記中科院測(cè)量與地球物理研究所研究員柳林濤

本刊記者 姜 菲

科學(xué)家OR精神病

柳林濤是個(gè)很不尋常的科學(xué)家。說他不尋常并非僅因他在“數(shù)據(jù)分析理論與地學(xué)信號(hào)提取研究”領(lǐng)域取得的卓越成就，而更令人匪夷所思的是，他曾有過四進(jìn)四出精神病院的經(jīng)歷，多次與死神擦肩而過?？茖W(xué)家，精神病患者？按照慣常的思維邏輯，很難把這兩者統(tǒng)一在一個(gè)人身上。然而，科學(xué)是獨(dú)立于世俗的習(xí)慣思維的，科學(xué)家作為科學(xué)的忠實(shí)信徒，完全有理由不按世俗常規(guī)出牌。

讓我們看看柳林濤到底打出了怎樣的底牌，成功地為一個(gè)“精神病”戴上了科學(xué)家的桂冠？

卓越成就

柳林濤博士，中科院測(cè)量與地球物理研究所博士生導(dǎo)師，研究員。美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校UCLA高級(jí)訪問學(xué)者，德國(guó)洪堡基金獲得者，中科院“百人計(jì)劃”入選者，新世紀(jì)百千萬人才工程國(guó)家級(jí)人選?，F(xiàn)任中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)大地測(cè)量專業(yè)委員會(huì)副主任，曾任IAG地球動(dòng)力學(xué)和大地測(cè)量學(xué)小波特別研究組成員。

多年來一直致力于數(shù)據(jù)分析理論與地學(xué)信號(hào)提取研究，主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)有：（1）發(fā)現(xiàn)了新的逆小波變換公式，該發(fā)現(xiàn)可以給出更為一般的小波概念；（2）提出了標(biāo)準(zhǔn)時(shí)頻變換概念NFTF，NTFT在理論上擁有最為簡(jiǎn)單的逆變換，在應(yīng)用中能夠直接確定一個(gè)和諧信號(hào)的瞬間頻率、瞬間振幅和瞬間相位；（3）指明了海洋總是抑制大氣對(duì)于地球周年極移的激發(fā)。曾獲中科院自然科學(xué)二等獎(jiǎng) (參加者)、中科院武漢分院院長(zhǎng)獎(jiǎng)學(xué)金獎(jiǎng)、中科院武漢分院十大杰出青年、湖北省自然科學(xué)優(yōu)秀論文特等獎(jiǎng) (在共計(jì)6224篇參賽論文中排名第一)、洪堡研究獎(jiǎng)學(xué)金，全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文指導(dǎo)教師獎(jiǎng)（寶潔獎(jiǎng))。主持和參與了國(guó)家多項(xiàng)科研項(xiàng)目，在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI/EI論文40多篇。

成就的背后

一個(gè)曾經(jīng)的精神病患者居然取得令世人矚目的科學(xué)成就！他曾經(jīng)付出過怎樣的努力？這些成就的背后到底隱藏著怎樣的玄機(jī)呢？這些所謂的玄機(jī)又會(huì)給人們、特別是年輕的科學(xué)工作者帶來哪些啟迪？

柳林濤的成功歷程或者說成長(zhǎng)經(jīng)歷，對(duì)每一位青年科技工作者在價(jià)值觀評(píng)判、治學(xué)態(tài)度、得失取舍方面，都有非常重要的參考價(jià)值。

癡迷數(shù)學(xué)的少年

興趣是最好的老師，好習(xí)慣受益終生

柳林濤自己說他迷戀數(shù)學(xué)，這份迷戀是從十幾歲就開始了。當(dāng)時(shí)，身為高中數(shù)學(xué)教師的父親給他買了一套堆起來足有一尺高的數(shù)理化自學(xué)叢書。柳林濤對(duì)其中的物理、化學(xué)部分興趣不大，卻深深地被數(shù)學(xué)吸引了。尤其是平面幾何，在少年柳林濤看來簡(jiǎn)直是樂趣無窮的游戲，尤其嚴(yán)密的邏輯推理讓他無比驚奇。從那時(shí)起，柳林濤開始認(rèn)為抽象的邏輯（而不是實(shí)踐）是證明真理的一種途徑，而且至今他依然這樣認(rèn)為。他對(duì)自己的這個(gè)認(rèn)識(shí)進(jìn)一步概括為：真理與真理之間若存在邏輯關(guān)系，那么，可以依據(jù)這些邏輯關(guān)系推理出新的真理而不必用實(shí)踐去檢驗(yàn)或再發(fā)現(xiàn)之。例如，勾股定理顯然是真理，它是通過也只有通過邏輯推理被證明是真理的，任何測(cè)量勾股弦的實(shí)踐都不能上升為一種對(duì)勾股定理的證明。基于這樣的認(rèn)識(shí)，他不認(rèn)為“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，因?yàn)閷?duì)于那些基于真理和邏輯推理而得到的新真理而言，實(shí)踐的檢驗(yàn)是多余的或僅僅是有趣的。數(shù)學(xué)啟迪了柳林濤關(guān)于理論與實(shí)踐的辯證思考，（我們這里且不討論他的思考和認(rèn)識(shí)是否完全正確。）一個(gè)十幾歲的少年能有這樣的獨(dú)立思辨，足見其思想的大膽和思考的深度。柳林濤并非輕視實(shí)踐，他認(rèn)為實(shí)踐是發(fā)現(xiàn)（而不是證明）真理的重要（而不是唯一）的途徑。

自學(xué)完平面幾何之后，柳林濤又自學(xué)了解析幾何，并對(duì)其中的三角函數(shù)非常著迷，感覺三角函數(shù)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系像變魔術(shù)一樣好玩。一切都出于興趣，他根本沒有想到自己成年后的學(xué)術(shù)重心——和諧分析（即調(diào)和分析）實(shí)質(zhì)上就是建立在三角函數(shù)的基礎(chǔ)之上。因興趣而打下扎實(shí)的基本功，柳林濤“無心插柳柳成行”。

對(duì)數(shù)學(xué)的迷戀使柳林濤少年時(shí)就渴望成為一個(gè)有作為的科學(xué)家，他風(fēng)趣地宣稱自己“分不出這種渴望與渴望見到想見到的女孩在強(qiáng)烈程度上有什么區(qū)別?！?/p>

迷戀數(shù)學(xué)的同時(shí)柳林濤開始了他的文學(xué)愛好。讀古詩(shī)、看《少年文藝》和寫日記是他迷戀數(shù)學(xué)之外的“三大愛好”。迷戀數(shù)學(xué)和愛好文學(xué)使柳林濤不知不覺地“丟失”了星期天與節(jié)假日。星期天與假日從此成為他自學(xué)的大好時(shí)光。直到現(xiàn)在，柳林濤仍未建立起星期天與節(jié)假日是休息娛樂時(shí)間的概念。雖然現(xiàn)在學(xué)術(shù)上似乎已經(jīng)到了“不用拼命”的時(shí)候，但每到星期天與節(jié)假日，他依然保持著濃厚的學(xué)習(xí)、工作興趣，并且“積習(xí)難改”。這個(gè)習(xí)慣占用了和家人團(tuán)聚的美好時(shí)光，雖然不見得應(yīng)該百分百肯定，但從治學(xué)角度而言，這無疑使他終身受益。

與中科院院原院長(zhǎng)路甬祥在一起

曲曲折折學(xué)術(shù)路

正確的選擇很重要，堅(jiān)持自己的選擇更重要。

一個(gè)勤奮又天賦不錯(cuò)的少年，考上大學(xué)應(yīng)該不成問題，即使在“千軍萬馬過獨(dú)木橋”的時(shí)期。柳林濤的大學(xué)入學(xué)經(jīng)歷卻充滿喜劇色彩。1986年，柳林濤因?yàn)閰⒓尤珖?guó)數(shù)學(xué)競(jìng)賽并獲鼓勵(lì)獎(jiǎng)，被保送到同濟(jì)大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系。保送進(jìn)入同濟(jì)，這在當(dāng)年是多少考生夢(mèng)寐以求的好事，但柳林濤卻感到有點(diǎn)冤，因?yàn)樗麉⒓赢?dāng)年全國(guó)統(tǒng)一高考，考分571（當(dāng)年清華和同濟(jì)在山東的錄取分?jǐn)?shù)線分別為570和560），而考分超出同濟(jì)大學(xué)錄取線11分，還“疑似”占了保送的便宜。

盡管基礎(chǔ)不錯(cuò)，大學(xué)期間也很用功，但柳林濤大學(xué)時(shí)成績(jī)并不突出，原因是中學(xué)時(shí)從不交作業(yè)，造成眼高手低，大學(xué)便只好努力惡補(bǔ)動(dòng)手做作業(yè)的“功夫”?！白鳂I(yè)”幾乎成為一種負(fù)擔(dān)，但柳林濤不屑于抄作業(yè)，總是獨(dú)立思考后能做多少做多少，這是他的自尊和倔強(qiáng)。雖然學(xué)得辛苦，但柳林濤壯志未改。面臨畢業(yè)，柳林濤清醒地認(rèn)識(shí)到自己應(yīng)該繼續(xù)深造，而不是急于工作掙錢。

這個(gè)決定后來遭到父親反對(duì)，但最終父親還是在母親勸說下做出了妥協(xié)。這是柳林濤的幸運(yùn)。比這更幸運(yùn)的是，他的碩士研究生入學(xué)“沾了光”。柳林濤這樣描述自己的“幸運(yùn)”：“由于64政治風(fēng)波的影響，國(guó)家教委根本來不及組織1990年全國(guó)研究生統(tǒng)一考試，當(dāng)時(shí)的政策是各高校自行選拔研究生并可向外推薦。我無疑沾了這項(xiàng)政策的光，因?yàn)槲胰绻麉⒓尤珖?guó)英語(yǔ)統(tǒng)考很可能通不過。系里給有讀研愿望的學(xué)生按以往數(shù)學(xué)成績(jī)排了序，我幸運(yùn)地成了‘孫山’，即有讀研資格的第六名也是最后一名。我沒有名落孫山還要感謝那些比我優(yōu)秀得多卻沒有選擇讀研的同學(xué)們……”陰差陽(yáng)錯(cuò)，柳林濤成了中國(guó)科學(xué)院武漢分院測(cè)地所的一名研究生。

與中科院人教局局長(zhǎng)李和風(fēng)在一起

從此，柳林濤開始正式接觸大地測(cè)量學(xué)領(lǐng)域。

大地測(cè)量是一門研究地球大小、形狀、重力場(chǎng)、自轉(zhuǎn)和形變的學(xué)科，其中為地球建立一個(gè)參考系并在該參考系里實(shí)現(xiàn)定位與導(dǎo)航是該學(xué)科的一項(xiàng)重要使命。古代偉大的科學(xué)家僧一行測(cè)量子午線長(zhǎng)度的努力可以視為我國(guó)最早的大地測(cè)量實(shí)踐之一，牛頓與笛卡爾關(guān)于地球是橫橢還是豎橢的爭(zhēng)論是重要的大地測(cè)量史上的事件。目前美國(guó)已經(jīng)建立的GPS（全球定位系統(tǒng)）和我國(guó)正在建設(shè)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)也隸屬于大地測(cè)量學(xué)科。

柳林濤開始感興趣于“離偏微分方程最近的大地測(cè)量邊值”問題，他的碩士論文《地球形狀研究新探》便是這一興趣的產(chǎn)物。論文中關(guān)于“在空間建立一個(gè)水準(zhǔn)面以用于確定地球形狀”的主題思想在理論上完美可行，但由于思想太超前讓同行看來?yè)渌访噪x。撰寫碩士畢業(yè)論文是柳林濤學(xué)術(shù)生涯的開始，論文的不被理解帶給讓他依稀感到學(xué)術(shù)之路的艱辛。

碩士畢業(yè)后，柳林濤受“下?！崩顺睕_擊決定放棄學(xué)術(shù)之路，“下?！睊赍X。半月之后，“掙錢”生涯宣告結(jié)束，他最終發(fā)現(xiàn)自己的精神歸宿是科研院所。正為自己的錯(cuò)誤選擇懊悔時(shí)，伯樂出現(xiàn)了，認(rèn)定了柳林濤是一棵科研苗子的測(cè)地所所長(zhǎng)朱耀仲（現(xiàn)任中科院武漢分院院長(zhǎng)）堅(jiān)持召他回所工作。柳林濤終于迷途知返，回到學(xué)術(shù)軌道上來。

1995年柳林濤開始攻讀博士學(xué)位研究生，師從我國(guó)大地測(cè)量學(xué)開拓者許厚澤院士。許澤厚院士告誡柳林濤“一定不要局限于數(shù)學(xué)，要把數(shù)學(xué)應(yīng)用到大地測(cè)量中來?！敝蟮目蒲泄ぷ髦?，柳林濤一直遵循恩師的教誨，他驚奇地發(fā)現(xiàn)：恩師的教誨不僅讓他豐富了大地測(cè)量知識(shí)，更加深了對(duì)應(yīng)用數(shù)學(xué)的理解。

雖然師出名門，柳林濤接下來的學(xué)術(shù)之路充滿坎坷。1998年，他的學(xué)術(shù)論文《一族新型標(biāo)準(zhǔn)正交小波基》（A new family of orthonormal wavelet bases）發(fā)表了。他將這篇論文的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)表述為：給我一個(gè)大于1的實(shí)數(shù)，我就能相應(yīng)構(gòu)造出L2(R)空間中的一個(gè)正交小波基。這之前該領(lǐng)域最好的成果，美國(guó)女科學(xué)家Daubechies的貢獻(xiàn)為：給Daubechies一個(gè)大于2的偶數(shù)，她能相應(yīng)構(gòu)造出L2(R)空間中的一個(gè)正交小波基。顯然，柳林濤能夠比Daubechies構(gòu)造出更多數(shù)目的正交小波基，但是，柳林濤的正交小波基由于非緊支集性而只能是理論上的擺設(shè)。這種擺設(shè)在學(xué)術(shù)上是允許的，至少它證明存在有更多的正交小波基。為彌補(bǔ)美中不足，柳林濤努力嘗試將小波理論應(yīng)用于大地測(cè)量信號(hào)尤其是地球自轉(zhuǎn)變化信號(hào)的分析，又發(fā)表了三篇SCI論文。

柳林濤不是多產(chǎn)型學(xué)者，他的論文數(shù)量不多。2000年，33歲的柳林濤僅憑兩篇國(guó)際SCI論文被破格提為研究員，足見其學(xué)術(shù)論文的分量。

剛過而立之年便成為科學(xué)院的研究員，柳林濤感受到的不是榮耀而是壓力。這是純學(xué)者內(nèi)心深處的學(xué)術(shù)自覺。

早在1999年完成博士論文時(shí)，柳林濤已經(jīng)隱約感到小波理論中的缺陷。隨著不斷地對(duì)MWT（原始莫雷小波變換）思索，這種隱約的感覺終于在2001年（當(dāng)時(shí)柳林濤在德國(guó)做洪堡學(xué)者）變得清晰起來?？梢詼?zhǔn)確地證明：1）原始MWT譜存在頻率偏移現(xiàn)象，只不過這種頻率偏移在實(shí)際應(yīng)用中一般為2%－4%或更小而容易被忽略罷了；2）對(duì)原始MWT進(jìn)行適當(dāng)修正，所得到的WT譜就能克服頻率偏移現(xiàn)象。

柳林濤把這種修正后的MWT稱之為“標(biāo)準(zhǔn)莫雷小波變換”（NMWT），并把它應(yīng)用到地球極移的研究中去，寫成了又一篇得意的學(xué)術(shù)論文《標(biāo)準(zhǔn)莫雷小波變換及其在地球極移中的應(yīng)用》。

柳林濤的這篇論文有三項(xiàng)非常出色的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn):1)提出了NMWT，克服了原始MWT測(cè)不準(zhǔn)頻率的缺陷，為時(shí)頻分析提供了一種標(biāo)準(zhǔn)或常規(guī)工具；2）利用NMWT證實(shí)極移中的Chandler擺動(dòng)只有一個(gè)瞬間頻率，此結(jié)論有益于結(jié)束長(zhǎng)達(dá)60年的關(guān)于Chandler擺動(dòng)具有單個(gè)頻率或多個(gè)頻率的爭(zhēng)論；3）指明了海洋總是抑制大氣對(duì)于地球周年極移的激發(fā)。

出乎意料的是，柳林濤的研究并沒有引起應(yīng)有的學(xué)術(shù)效應(yīng)。真理在不為多數(shù)人所知的時(shí)候是寂寞的。柳林濤并不為他的這一論文至今仍很少被SCI引用而感到苦惱，因?yàn)橄袼@樣同時(shí)“腳踏極移和小波兩條船”（從事兩個(gè)領(lǐng)域理論研究）的人很少。

這篇論文柳林濤從德國(guó)寫到中國(guó)，直到2007才被JGR發(fā)表。在數(shù)度投稿過程里遇到的反對(duì)、輕視和嘲弄使柳林濤困惑、焦急、氣憤，他竟一度不知該如何持續(xù)自己的學(xué)術(shù)生涯。對(duì)于純學(xué)者而言，學(xué)術(shù)就是他的生命。一個(gè)學(xué)者身處學(xué)術(shù)困境，無異于成為精神囚徒。

因此，雖然柳林濤回國(guó)后順利成為中科院“百人計(jì)劃”學(xué)者，但他仍然非?？鄲?。當(dāng)時(shí)，在投稿和反復(fù)修改論文期間，原始MWT譜的頻率偏移現(xiàn)象正被一些人在實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到，只是他們的論文中既沒有給出這種現(xiàn)象的理論證明，也沒有從理論上提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。夜以繼日的思考和心理壓力致使柳林濤出現(xiàn)精神恍惚，開始“妄想”，不得不三進(jìn)三出精神病院（每次約兩星期）。所幸他最終戰(zhàn)勝了所有的反對(duì)、輕視與嘲弄而使論文得以發(fā)表，仍沒有人相信，一個(gè)患過精神病的人還會(huì)在科研上有所作為。但是，柳林濤相信自己。憑借非凡的毅力，他將自己的學(xué)術(shù)生命提升到新的高度。

天才VS瘋子

講課照

團(tuán)隊(duì)學(xué)術(shù)討論照

曲高和寡，更需堅(jiān)持學(xué)術(shù)精神獨(dú)立。

論文《T F T：i n v e r s i o n a n d normalization》的發(fā)表，是柳林濤攀上“信號(hào)時(shí)頻分析領(lǐng)域”頂峰的標(biāo)志，更是對(duì)一個(gè)學(xué)者意志力的考量。柳林濤認(rèn)為：該論文使得時(shí)頻分析理論與應(yīng)用更加完美。這篇論文由于挑戰(zhàn)了經(jīng)典，其面世歷程可謂充滿辛酸。從第一次投稿開始，一年多的時(shí)間里，六度投稿六度碰壁。柳林濤始終堅(jiān)信自己的發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新價(jià)值，從未對(duì)自己的成果產(chǎn)生懷疑?！耙怯幸幻袊?guó)專家能理解自己的工作該多好啊！”柳林濤嘗試尋找這樣的中國(guó)專家，但沒有找到。身處絕頂，不得不承受“高處不勝寒”的孤獨(dú)與無奈。

最終，由于包括審稿者在內(nèi)該領(lǐng)域最前沿的研究者都看不懂或者不愿意承認(rèn)柳林濤的成果，論文仍不能在國(guó)際學(xué)術(shù)權(quán)威雜志上獲得一席之地，只能由湖北科學(xué)技術(shù)出版社以小冊(cè)子的形式出版。這讓人想起數(shù)學(xué)天才伽羅瓦，他為一個(gè)折磨了數(shù)學(xué)家們幾個(gè)世紀(jì)的問題找到了真正答案，并開創(chuàng)了一片數(shù)學(xué)新天地。然而，他的手稿卻被大數(shù)學(xué)家高斯

科以看不懂為由扔進(jìn)廢紙簍里，直到近20年后才由法國(guó)數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)他的價(jià)值。

柳林濤很高興論文終于有了面世的機(jī)會(huì)。在他看來，“追求理性統(tǒng)一是人的一種精神，它是導(dǎo)致人類許多重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)的最為原始的動(dòng)力或動(dòng)機(jī)，因而也是人的最為優(yōu)秀的精神之一?！闭窃谶@種精神的激勵(lì)下，柳林濤開始嘗試統(tǒng)一時(shí)頻分析的兩大工具——加窗傅立葉變換和小波變換，并導(dǎo)致了該論文的誕生。所謂的SCI，所謂的轟動(dòng)與引用，在純學(xué)者眼里，遠(yuǎn)比不上探索真理的樂趣及讓真理公諸于世更有價(jià)值。

而如今柳林濤的頂峰之作在歷經(jīng)數(shù)年坎坷之后，最近終于被國(guó)際刊物Applied Mathematics and Information Sciences錄用。這意味著：新發(fā)現(xiàn)的逆小波變換、新創(chuàng)立的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)頻變換概念和新提出的一個(gè)數(shù)學(xué)猜想即將通過國(guó)際刊物面世了。

人們常說“天才和瘋子只差半步?！庇诳茖W(xué)家而言，有了瘋子般的癡迷與執(zhí)著，便有了披荊斬棘的動(dòng)力和堅(jiān)持不懈的毅力；有了瘋子般的狂想與無畏，便有了挑戰(zhàn)權(quán)威的勇氣從而突破創(chuàng)新，迸現(xiàn)出天才的靈光！

由是，柳林濤無愧于學(xué)術(shù)狂。