[编者按] 继2011年上半年推出“身边的感动”系列报道受到广泛好评后，从2011年10月起，我们推出了新栏目“学者笔谈”。本栏目将陆续推出一批我校有影响的学者，重点展示他们在人才培养、科学研究、服务社会和文化传承与创新等方面的观点和见解、思路和做法及理论和实践，旨在弘扬科学精神，激荡人文情怀，回归学术本位，浓郁学术气象，全面提升交大学术的影响力和传播力。

　　■ 在30年的教学和科研的道路上，我深深地体会到，学生阶段基础理论的学习尤为重要，支持我不断拓展研究领域的是数学力学基础和研究兴趣。

　　■ 一名优秀的运动员，需要很好的体能训练，体能不好，再好的技能也发挥不出来，一名优秀的科学工作者，需要扎实的理论基础，才能进行长期的高水平科学研究。

　　■ 勤奋是取得成果的最基本要素，也是最重要的要素之一。悟性是创新研究的原动力，只有不断学习、总结、归纳、演绎，达到举一反三，才能真正理解问题的本质。

　　■ 学科交叉是当今科学研究的主旋律。我认为当今科学研究表现为3I（Interdiscipline, Interaction, Integration），Interdiscipline为交叉学科或跨学科，Interaction是互动或相互作用，Integration为综合或集成。

　　我的研究轨迹

　　我于1978年考入长春地质学院水文地质与工程地质专业，开始了地下水科学研究领域。在本科、硕士和博士学习阶段学习了大量的数学、力学和地质学基础课程，培养了我逻辑思维（数理基础）和宏观思维（地质学）方式，这为后来开展的交叉学科研究奠定了重要的基础。在硕士研究阶段将运筹学中的最优化理论与地下水有限元和有限差分方法结合，建立了地下水资源最佳开采模型；在博士阶段，把最优估计理论中的Kalman滤波与有限元结合、地质统计学等，研究地下水监测网的优化设计；在博士后阶段将渗流力学与岩土力学结合，建立了岩体水力学交叉学科体系，后来发展为岩土水力学（Geohydraulics）；在中国科学院“百人计划”研究阶段，开展了干旱区流域水循环与水资源、生态水文学、同位素水文学研究；目前开展的地下水污染模拟与修复、海洋环境评价，海洋环境监测方案优化等。在我30年的教学和科研的道路上，我深深地体会到，学生阶段基础理论的学习尤为重要，支持我不断拓展研究领域的是数学力学基础和研究兴趣。科学研究是枯燥而艰辛的，每一项成果的取得都包含着多次失败和艰辛的劳动，但每一次成功也带来极大的快乐。科学研究的积累和提升，也不断地充实自己的精神世界，提升自己的个人修养和教学科研的兴趣。以下仅是我个人对人才培养的一些体会和看法，不一定正确，仅供参考。

　　夯实理论基础

　　扎实地理论基础对于未来科学研究具有潜在作用和长期地释放价值，它是科学研究的基本素质，它是培养人的逻辑思维能力。我在教学中常常听到学生问我学习这些理论课程有什么用。我想我们培养人才就好比盖高楼大厦，从基础开始，只有夯实了基础，高楼才能稳固，理论基础课程是培养人才科学研究的基础和科学思维能力和科学研究的潜能，对于创新性思维尤为重要。

　　我在本科阶段学习了大量的地质学课程、数学和力学课程，在硕士阶段学习了流体力学、随机过程、运筹学、物理化学等，在博士阶段与数学专业研究生学习时间序列分析，自学最优估计理论等，这些基础课程为我的硕士论文、博士论文研究打下了坚实的基础。在30年的教学科研中，我深深体会到，一名优秀的运动员，需要很好的体能训练，体能不好，再好的技能也发挥不出来，一名优秀的科学工作者，需要扎实的理论基础，才能进行长期的高水平科学研究。

　　勤奋和兴趣

　　勤奋是取得成果的最基本要素，也是最重要的要素之一。我们的研究都是建立在前人的基础上，因此，要有创新，不仅要了解学术前沿，而且要学习前人的研究成果，这就需要勤奋学习，刻苦工作。对于一名研究生要取得创新性成果，首先要读大量的书和学术论文，我们现在几乎所有的研究方向和专业，都有前人大量的研究成果，只有掌握了前人的研究成果和前人积累的知识，才能创新，因此，勤奋是进入科学殿堂的最基本要素。

　　科学研究是十分枯燥的，也需要热爱研究工作。我的每一个研究成果都付出了艰辛的工作，是在不断的错误中成长，记得我在博士论文研究阶段，当时最好的个人计算机是486机，我的研究是将Kalman滤波和有限元结合，建立地下水监测孔和监测频率优化模型，自己用FORTRAN编程序在486计算机上运算，每计算一次需要46小时，结果不断地出现错误，不断地修改程序，改进的程序计算一次仅需要6小时。这个过程是非常艰辛的，只有不断地坚持，不断地学习才能取得成功。

　　好奇心是人的天性，兴趣是科学研究的动力，也是人们快乐工作的基础。人类生存在美丽的地球上，就要探究人本身和周围的地球环境，不同的学科有不同的功能和需求，音乐家用美妙的音符描述人的心情和大自然的美好，画家用画描述人和大自然的美境，数学家用简单的数学符号复杂的自然规律，化学家用化学符号描述物质的本质，物理学家用简单的公式描述复杂的物理现象和本质，如牛顿定理，爱因斯坦的相对论等。兴趣促使科学家在不同领域探究人和自然。

　　1978年我拿到大学入学通知书时，看着“水文地质与工程地质”专业，对这个专业一无所知，不像现在有网络可以查。在大学学习阶段逐渐了解这个专业，尤其在学习地下水动力学和水文地球化学这两门课，前者需要大量数学模型，后者需要大量化学知识，这对我后来的一系列研究起了重要的作用。90年代教育部专业调整，把原水文地质与工程地质调整到水文学及水资源、环境工程、地质工程专业。水文地质专业拓展到诸多领域，我的研究也随之拓展到不同领域。

　　悟性推动创新研究

　　悟性是创新研究的原动力，只有不断学习、总结、归纳、演绎，达到举一反三，才能真正理解问题的本质，通常运用知识类比法学习，在学习其他专业知识时，用自己已有的知识对比，找出异同点。

　　我在研究是地下水流与溶质运移模型时，这一研究中达西定律、费克定律和傅里叶三大定律是基础，达西定律是研究传力问题，费克定律是研究传质问题，傅里叶定律是研究传热问题，他们共同的特点是研究物质运动问题，导致物质运动的驱动力是梯度（或势），因此，所有的运动都是由梯度(或势)引起，如温度梯度导致热运动，同时也会导致流体运动；物质浓度梯度会导致物质扩散，同时也会促使流体运动。由此，在研究地下水流和污染物迁移时，要考虑重力势、温度势、溶质势、化学势、生物势、介质变形势等的耦合作用，这就拓展了研究领域，属于学科交叉问题；这一思想也可以引申到社会科学领域，人与人之间的争论是由于理解势，当统一思想后这个理解势等于零；经济发展也必须有一定梯度，但梯度过大会导致从有序状态转化为无序状态，即混沌现象，导致经济系统崩溃。我在研究环境系统模型时发现，污染物在大气、水体、土壤、植被、地下含水层等不同介质中迁移转化时，可以用一个基本方程描述，由此建立了多介质环境系统模型，来定量描述环境介质中污染物的迁移转化问题。渗流理论也可以用在研究人体（多孔介质）内的水分和盐分的迁移转化、血液的流动问题；研究服装内的温度和湿度的扩散与分布等，因此，不同学科也存在着共性，也就是物质运动的本质。因此，在学习中要不断地主动思考，批判性思维、发散性思维。

　　探索学科交叉

　　学科交叉是当今科学研究的主旋律。当今世界的四大难题：气候变化、能源、环境、水资源，这四大难题中每一个领域都需要多学科交叉研究，如能源研究需要考虑水资源-环境-经济-能源耦合问题；我认为当今科学研究表现为3I（Interdiscipline, Interaction, Integration），Interdiscipline为交叉学科或跨学科，Interaction是互动或相互作用，Integration为综合或集成。Robert Costanza和 Sven Erik 2002年撰写的“Understanding and Solving Environmental Problems in the 21st Century——toward a new, integrated hard problem science”一书中提出集成评价和模拟是研究可持续性的科学，对于复杂的环境问题的解决需要集成评价与模拟理论。美国自然科学基金会在近年研究指南中都强调交叉方向研究，如全球气候变化与水资源和环境的相互作用、能源-气候变化-环境耦合作用研究等。因此，在大学教育中要注意培养3I人才，目前进行的大学通识教育就是适应这一需要，但在通识教育中更重要地要强调强化基础理论课程教育，在跨学科教育中也要强调强化训练的内容，泛于精结合才能培养博而专的人才。

　　环境科学是一个新的、变化的、交叉学科，它是一门问题导向性学科。传统环境工程是研究“水、气、渣”，主要针对城市水污染处理、市政污泥和工业废气处理开展的，随着环境问题的不断出现，环境工程的研究领域也在不断拓展，如河流和湖泊源水受到污染，传统的城市水污染控制就拓展到流域性水污染控制和饮用水安全，研究水污染问题要从流域角度（from Hill to Ocean, 简写成H2O，也就是说，研究水就是要从山到海洋一体集成研究），这一研究要考虑流域水文循环过程、大气降水、地表水、植被生态过程、土壤和地下水的相互转化等；研究大气环境要考虑大气的各种污染源、局地大气污染、大气化学过程、气候和气象、区域大气变化以及全球气候变化（from Global Atmosphere to Sources，简写成GAS，就是说研究气要从大气的污染源消减、区域大气污染控制及全球大气环境过程研究）等；研究土壤和地下水环境，要考虑地表水体和地下水的相互转化、更重要的是研究水文地质结构空间变异性和污染物迁移转化的复杂性等，因此，环境问题的研究十分复杂，需要扎实的基础理论和多学科交叉，因此，在培养环境专业的学生时，一定要考虑强化基础理论课程，拓展交叉领域课程教育。

　　享受研究过程

　　科学研究是无止境的，我们每一个人的研究只是科学研究中的沧海一粟。科学研究就是不断地发现问题、提出问题，寻求解决问题，再提出问题的过程，因此，每一个人都不可能100%地解决某一领域的全面问题，但每一次研究，不管成功或失败，都对科学研究有贡献。我在30年的研究过程中，每一课题都亲自研究，了解整个研究过程，掌握每一课题研究过程中的问题和细节，这样才能不断发现问题，提出新的研究课题，就好像人到一个陌生的地方，你不亲自走一次，就不会知道这一地方的细节，因此，科学研究过程更重要，就像人生一样不管成功与失败，重在享受人生的过程、酸辣苦甜。科学研究是寻求真理的过程，要以诚实地态度，真实地描述研究过程，客观地表述研究成果，做到做人、做事、做学问的统一，即诚诚实实做人，扎扎实实做事，不断地学、不断地问、不断地思考、不断地研究。在当今浮躁的环境下，如何能静下心来做学问，值得思考，在极度重视研究结果，忽视研究过程的环境下，如何享受研究过程，值得思考。

　　学者小传

　　仵彦卿，上海交通大学环境科学与工程学院教授，生态与地下环境研究所所长，中国科学院1997年“百人计划”入选者,陕西省1997年“三五人才”入选者。国家海洋局海洋赤潮灾害立体监测技术与应用重点实验室学术委员会委员，《地球科学进展》编委，上海市学位委员会学科评议组成员，上海市城乡建设与交通科技委员会委员，中国环境科学学会理事，上海市环境科学学会理事兼副秘书长，上海市闵行区环境科学学会理事长，中国环境科学学会土壤与地下水专业委员会委员,上海市环境科学学会土壤与地下水环境分会会长。

　　1982年毕业于吉林大学；1988年长安大学获理学硕士学位；1992年长安大学获理学博士学位；1995年7月在成都理工大学评为教授，1996年11月被原机械工业部批准为博士生导师，1995年8月-2004年1月在西安理工大学任教授，其中1998-2004任水电学院副院长，1998-2004年中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员（“百人计划”入选者）。先后主持国家自然科学基金重点项目、面上项目、国家科技攻关项目以及中国科学院重大项目等50多项。出版专著6部，发表学术论文200余篇，获省级奖4项。主要研究方向：（1）流域水资源与水环境模拟；（2）土壤与地下水污染修复；（3）海洋环境；（4）岩土水力学；（5）生态地下水文学；（6）同位素水文学。