科學研究:
研究方向:
主要從事物理大地測量、相對論大地測量及地球物理教學和研究。
承擔的科研項目情況:
主持、參與了多項國家自然科學基金、國家863以及省部級科學技術發展基金項目:
1.確定厘米級全球大地水準面的研究 國家自然科學基金 2010.01-2012.12 項目負責人。
2.三軸分層地球的章動序列 測繪遙感信息工程國家重點實驗室 2008.07-2010.06 項目負責人。
3.利用GPS信號測定海拔高的研究 國家863項目 2006.12-2008.08 項目負責人。
4.利用推廣的Bjerhammar方法解算衛星重力邊值問題的研究 國家自然科學基金 2006.01-2008.12 項目負責人。
5.在運動狀態下對引力與慣性力的分離的研究 國家自然科學基金 2004.01-2004.12 項目負責人。
6.動態測量中對引力與慣性力的分離的理論研究 教育部重點。
7.實驗室基金 2003.01-2006.12 項目負責人。
科研成果:
1.提出了空間假設、光傳播假設以及不同于相對論的時間觀;基于空間假設,消除了愛因斯坦與玻爾之爭;
2.提出了等頻大地水準面的概念,提出了利用重力頻移特別是利用GPS(全球定位系統)信號確定重力位差以及海拔高的思想;
3.在廣義相對論框架之下,研究了在自由運動情形以及受迫運動情形下引力與慣性力的分離問題,論證了引力與慣性力的可分離性,給出了確定相對論重力場的方法;提出了分離引力與慣性力的三種模式:外部觀測型,加速度計觀測型,以及重力梯度儀觀測型;
4.提出了虛擬壓縮恢復法并提升為虛擬壓縮恢復原理;基于虛擬壓縮恢復原理,導出了著名的Runge-Krarup定理,推論出了引力位球諧級數展開在地球外部的一致收斂性;虛擬壓縮恢復法已應用于重力場的確定,特別是應用到了正則調和場的向下延拓并給出了利用衛星重力數據確定重力場的模型,已應用于確定大地水準面上的重力位漂移、求解Bjerhammar邊值問題等,在地球科學中有廣泛應用前景;
5.給出了由內核超速旋轉引起的重力場變化,與Greiner-Mai等各自獨立地提出了利用重力數據(特別是超導重力數據)反演內核超速旋轉的思想;估算出了內核超速旋轉對地球主轉動慣量(A和B)的影響量級,提出了利用地球主轉動慣量的變化反演內核超速旋轉的設想;
6.提出了廣義擾動位公式以及標準參考橢球應滿足的條件,提出了地球引力位的一致收斂的一般級數表達式;與Grafarend各自獨立地提出了重力等位面定義的適用范圍。
論文專著:
出版專著:
相對論與相對論重力測量 武漢大學出版社 2008年
地球物理大地測量學原理與方法(高等學校測繪工程系列教材) 武漢大學出版社 2006年
資料更新中.......
發表論文:
1 緬甸Yangon及其周邊地區地震危險性評估 Yin Myo Min Htwe; 申文斌; 孫榕; 武漢大學學報(信息科學版) 2010- 04-05
2 利用超導重力數據探測內核超速旋轉的研究 申文斌; 劉任莉; 武漢大學學報(信息科學版) 2009-01-05
3 內核晃動對地球主慣性矩的時變性影響 申文斌; 陳巍; 韓建成; 李進; 孫榕; 梁毅強; 測繪科學 2009-05-20
4 利用GRACE時變重力數據推算日長變化 陳巍; 申文斌; 李進; 韓建成; 大地測量與地球動力學 2009-06-15
5 基于GRACE數據求解時變的慣量張量和日長(英文) 陳巍; 申文斌; 李振海; Geo-Spatial Information Science 2009- 09-05
6 兩種模型的球面數值積分的比較研究 田偉; 申文斌; 李進; 武漢大學學報(信息科學版) 2009-09-05
7 三軸地球Chandler晃動的振幅-頻率調制機制 陳巍; 申文斌; 武漢大學學報(信息科學版) 2009-12-05
8 虛擬壓縮恢復法在確定位常數漂移中的應用 申文斌; 田偉; 寧津生; 李建成; 晁定波; 大地測量與地球動力學 2006- 02-28
9 利用衛星重力數據確定地球外部重力場的一種方法及模擬實驗檢驗 申文斌; 王正濤; 晁定波; 武漢大學學報( 信息科學版) 2006-03-05
10 一種確定大地水準面重力位漂移δW的方法 申文斌; 寧津生; 李建成; 晁定波; 測繪與空間地理信息 2006-04-25
11 內核對地球主轉動慣量A與B的差異的貢獻 申文斌; 梁毅強; 大地測量與地球動力學 2006-05-30
12 虛擬壓縮恢復法在向下延拓問題中的應用 申文斌; 鄢建國; 晁定波; 測繪信息與工程 2006-08-05
13 重力場的局部虛擬向下延拓以及利用EGM96模型的模擬實驗檢驗 申文斌; 鄢建國; 晁定波; 武漢大學學報(信息科學版) 2006-07-05
14 重力歸算及其對大地水準面及外部重力場的影響 申文斌; 測繪科學 2006-12-20
15 虛擬壓縮恢復法基本思想及應用 申文斌; 高科技與產業化 2006-12-30
16 聯合兩個界面的數據求解超定邊值問題的途徑 申文斌; 晁定波; 黑龍江工程學院學報 2006-12-25
17 內核超速旋轉及其對重力場的影響 申文斌; 劉琳; 寧津生; 地球物理學報 2007-03-30
18 正常重力場的確定以及相關的一個理論問題 申文斌 ; 鐘秋菊; 李進; 測繪科學 2007-03-20
19 確定1°×1°厘米級全球大地水準面的模擬實驗 韓建成; 申文斌 ; 大地測量與地球動力學 2007-10-15
20 三軸剛性地球體的自由Euler運動 申文斌; 陳巍; 章迪; 王文均; 梁毅強; 大地測量與地球動力學 2007-10-15
21 一種建立地磁場模型的方法及試驗檢驗 王康; 申文斌; 測繪信息與工程 2007-12-05
22 確定全球厘米級精度大地水準面的可能性和方法探討 晁定波; 申文斌; 王正濤; 測繪學報 2007-11-15
23 利用GPS信號測定海拔高的多普勒消除技術 申文斌; 馮瑮; 王澤民; 晁定波; 測繪科學 2008-10-20
24 利用空間大地測量數據探測地球膨脹效應 申文斌; 張振國; 測繪科學 2008-05-20
25 實現1°×1°全球cm級大地水準面的一種理論方案 申文斌; 晁定波; 武漢大學學報(信息科學版) 2008-06-05
26 地球的時變主慣性矩和變化的自轉(英文) 申文斌; 陳巍; 孫榕; Geo-Spatial Information Science 2008-06-15
27 基于時變地球主慣性矩的三軸地球的自由Euler運動 申文斌; 陳巍; 李進; 武漢大學學報(信息科學版) 2008-08-05
28 虛擬壓縮恢復法在物理大地測量學中的應用(英文) 申文斌; 李建成 ; 李進 ; 寧津生 ; 晁定波; Geo-Spatial Information Science 2008-09-15
29 基于GOCE梯度的地球引力場恢復(英文) 申文斌; 李進; 李建成; 王正濤; 寧津生; 晁定波; Geo-Spatial Information Science 2008-12-15
30 內核超速旋轉引起的重力場變化(英文) 陳巍; 申文斌; 韓建成; Geo-Spatial Information Science 2008-12-15
31 關于運動載體引力與慣性力的分離問題 申文斌; 寧津生; 劉經南; 晁定波 武漢大學學報(信息科學版) 2003-12-30
32 論命案犯罪嫌疑人的潛逃及對策 李奇; 申文斌; 韓瑤 公安研究 2005-06-10
33 虛擬壓縮恢復基本原理及應用實例解析 申文斌; 寧津生 武漢大學學報( 信息科學版) 2005-06-30
34 論大地水準面 申文斌; 寧津生; 李建成; 晁定波 武漢大學學報(信息科學版) 2003-12-25
35 確定地球外部重力場的虛擬壓縮恢復法 申文斌; 寧津生 測繪科學 2004-04-15
36 引力位虛擬壓縮恢復法 申文斌 武漢大學學報(信息科學版) 2004-08-30
37 關于引力位虛擬壓縮恢復級數解的一致收斂性證明 申文斌 武漢大學學報(信息科學版) 2004-09-30
38 關于動態航空重力測量中的理論模型的研究 申文斌; 寧津生; 劉經南; 晁定波 測繪與空間地理信息 2004-10-30
39 論相對論重力位及相對論大地水準面 申文斌; 寧津生; 李建成; 晁定波 武漢大學學報(信息科學版) 2004-10-30
40 確定地球外部重力場的虛擬壓縮恢復法 申文斌; 寧津生 測繪文摘 2004-05-15
41 邊值問題虛擬壓縮恢復原理及其在Bjerhammar理論中的一個應用 申文斌; 寧津生; 晁定波 測繪學報 2005-02-25
42 相對論大地測量 金標仁; 申文斌 武漢測繪科技大學學報 1994-09-25
43 等頻大地水準面的概念及應用 申文斌; 晁定波; 金標仁 武漢測繪科技大學學報 1994-09-25
44 廣義擾動位公式 申文斌; 晁定波; 金標仁 武漢測繪科技大學學報 1994- 12-25
45 參考系的時間系統及變換新論 申文斌; 晁定波; 金標仁; 陜西天文臺臺刊 1992-07-01
46 兩種地心參考系的慣性性質及比較 申文斌; 晁定波; 金標仁 武漢測繪科技大學學報 1993-10-01
47 重力網平差中權的確定 范良季; 申文斌; 武測資料 1984-04-01
48 用潮汐重力儀探測引力吸收效應的可能性 申文斌 武漢測繪科技大學學報 1988-07-01
49 A proposal on the test of general relativity by clock transportation experiments.J. Adv. Space Res., 2009
50 Free Wobble of the Triaxial Earth: Theory and Comparisons with International Earth Rotation Service (IERS) Data. Surveys in Geophysics 2009
51 利用移去恢復方法提高Poisson積分的計算效率 李進; 申文斌; 韓建成; 中國地球物理•2009 2009-10-10
52 根據月球軌道變化估算引力吸收系數 申文斌; 1990年中國地球物理學會第六屆學術年會論文集 1990-10-01
53 虛擬壓縮恢復原理及其在地球物理學中的應用 申文斌; 鐘秋菊; 韓美濤; 寧津生; 中國地球物理學會第二十屆年會論文集 2004-10-01
54 論地球自轉軸倒轉的可能性 申文斌; 梁毅強; 中國地球物理學會第二十屆年會論文集 2004-10-01
55 關于衛星重力測量中的引力與慣性力的分離問題 申文斌; 中國地球物理學會第二十屆年會論文集 2004-10-01
56 虛擬壓縮恢復法以及虛擬向下延拓法的初步模擬實驗檢驗 申文斌 ; 王正濤; 鄢建國; 李進; 朱德翰; 李建成; 晁定波; 寧津生; 中國地球物理第二十一屆年會論文集 2005-08-01
57 利用重力觀測探測內核超速旋轉的可能性 申文斌; 劉琳; 梁毅強; 寧津生; 中國地球物理第二十一屆年會論文集 2005-08-01
58 利用衛星觀測能量法確定重力場的研究 申文斌; 王正濤; 鐘秋菊; 李建成; 晁定波; 中國地球物理第二十一屆年會論文集 2005-08-01
59 確定厘米級全球大地水準面的一種新方法 申文斌; 中國地球物理學會第22屆年會論文集 2006-10-01
60 由時變重力場證實地球膨脹效應 申文斌; 陳巍; 李進; 中國地球物理學會第二十三屆年會論文集 2007- 10-01
61 利用GOCE衛星引力位徑向二階梯度觀測值恢復地球引力場的模擬實驗 李進; 申文斌; 陳巍; 中國地球物理學會第二十三屆年會論文集 2007-10-01
62 確定1°×1°厘米級全球大地水準面方法的模擬實驗檢驗 韓建成; 申文斌; 陳巍; 中國地球物理學會第二十三屆年會論文集 2007-10-01
63 利用時變重力場證實內核超速旋轉的可能性 陳巍; 申文斌; 韓建成; 中國地球物理學會第二十三屆年會論文集 2007-10-01
64 利用空間大地測量數據探測地球膨脹效應 申文斌; 張振國; 中國地球物理學會第二十三屆年會論文集 2007-10-01
65 三軸地球自轉:理論及與IERS數據的比較 陳巍; 申文斌; 韓建成; 李進; 中國地球物理學會第二十四屆年會論文集 2008-10-01
66 剛體地球自轉:地球三軸性的影響 孫榕; 申文斌; 侯凱; 中國地球物理學會第二十四屆年會論文集 2008-10-01
67 根據GM的長期變化推估地球膨脹效應 韓建成; 申文斌 ; 陳巍; 中國地球物理學會第二十四屆年會論文集 2008-10-01
68 重力場二階系數C_(20)的變化對地球主慣性矩的影響 申文斌; 孫榕; 中國地球物理學會第二十四屆年會論文集 2008-10-01
69 利用GPS信號直接測定海拔高的原理 申文斌; 寧津生; 劉經南; 晁定波; 中國地球物理學會第二十四屆年會論文集 2008-10-01
70 利用兩個臺站的超導重力數據探測內核偏心運動 申文斌; 王康; 中國地球物理學會第二十四屆年會論文集 2008-10-01
71 利用頻率觀測量確定重力位差的研究 田偉; 申文斌; 中國地球物理學會第二十四屆年會論文集 2008-10-01
72 虛擬壓縮恢復法應用于重力場向下延拓的模擬檢驗 李進; 申文斌; 陳巍; 中國地球物理學會第二十四屆年會論文集 2008-10-01
媒體報道:
人才培養問題初探
——武漢大學特聘教授申文斌專訪
21世紀,科技發展速度驚人,社會進步日新月異。國家要強盛,民族要振興,首要的問題是要有大量優秀人才。國家領導人提出,要想讓我國變為創新型國家,要想發展自主創新能力,就要著力培養大批優秀人才,尤其是培養創新型人才。否則,我們就難于擺脫落后局面,就會陷入“肢體國家”的尷尬?梢娙瞬诺闹匾!但是,如何培養出合格的人才?本刊就此問題專訪了武漢大學特聘教授申文斌。
申文斌,1960年10月出生于新疆昌吉市,1996年取得奧地利格拉茨技術大學博士學位,F任武漢大學特聘教授,武漢大學測繪學院地球物理系主任。主要從事物理大地測量、相對論大地測量、地球物理方面的研究。
從小,申文斌就喜歡“刨根問底”,常常令別人“厭煩”,對各種事物充滿好奇。大學期間,他對數學產生了極大的興趣,深入研究了菲赫金哥兒茨的“微積分學教程”,曾利用無窮級數解決了一個力學中的臨界值問題;碩士研究生期間,他選修的課程更加廣泛,除了選修數學和物理學方面的課程之外,還研讀了休謨、康德、黑格爾、洛克、笛卡兒、萊布尼茨、老子、孫臏、達爾文、伽利略、牛頓、愛因斯坦等大家的經典理論或著作。
從那時起,申文斌就開始思考一些最基本的問題,諸如:什么是空間和時間?光子是如何傳播的?光速為何恒定?電的最小單位為何是電子?電子有怎樣的內部結構?為何很多粒子具有自旋?磁為何來源于電子的運動?物質究竟是否無限可分?質量如何定義?化學元素的個數是否有限?等等。自然界的奧秘讓他如癡如醉……
也正因為這樣,申文斌才能在物理學、地球科學等領域取得令人矚目的成績:對空間和時間進行了深入研究,提出了不同于相對論的時間觀;提出了空間假設,可解決著名的愛因斯坦與玻爾之爭;對熱力學中的吉布斯佯謬問題、電磁學中的磁單極感應現象、相對論中的時鐘佯謬問題、基本粒子物理學中的CPT定理等均有獨到論述;在物理大地測量領域,提出了等頻大地水準面的概念,提出了確定重力位差(或海拔高)的重力頻移法,提出了利用GPS(全球定位系統)信號測定重力位及海拔高的思想,提出了廣義擾動位公式,給出了重力位的適用范圍,提出了實現全球厘米級大地水準面的方法;在廣義相對論框架中論證了在運動狀態下引力與慣性力的可分離性;給出了內核超速旋轉對重力場的影響,提出了利用重力數據反演內核超速旋轉的觀點,給出了內核超速旋轉對地球主轉動慣量的差異的貢獻,提出了利用地球主轉動慣量的變化反演內核超速旋轉的設想;提出了地球自轉軸在億年的尺度上有可能倒轉;特別是提出了求解正則調和場(諸如地球外部引力場、穩恒磁場、靜電場等)的虛擬壓縮恢復法,在地球科學中有廣泛應用,解決了調和場的向下延拓問題以及球諧展開級數在地面附近空間的收斂性問題。
由于他勤奮好學,涉獵甚廣,思路開闊,善于思辨,富于創新,特別是敢于向大科學家愛因斯坦的相對論挑戰,因而受到了不少人士的關注。
本刊有幸采訪了百忙之中的申文斌教授,請他就人才培養問題談了自己的看法。申教授提出了以下幾個觀點,希望能起到拋磚引玉的作用。
培養好奇與好思
無論干什么事,要想獲得好成效,就需要強大的動力。動力有主動與被動之分。被動者,事倍功半;主動者,事半功倍。沒有好奇,難有主動力。有了好奇,主動力倍增。因此.培養對事物的好奇極為重要。好奇的培養是一個緩慢過程,主要取決于小時候所受的教育、周圍環境的熏陶以及影響自身發展的各種因素。培育和發展好奇心的最好辦法是走向自然并親近自然。大自然保羅萬象,充滿了各種現象。有的現象人類可以解釋,但大多數現象尚無法解釋。在親臨充滿了各種現象的大自然中,你會受到各種自然現象包括各種信息場對你的沖擊,無論你是否能夠意識到,但已存留于你的潛意識之中。每遇到一種現象,你就追問一下該現象的起源;日積月累,你會發現你的好奇越來越強,為培養探索欲望奠定基礎。
在好奇心逐漸增強的同時,培養強有力的思考力是關鍵。沒有強有力的思考,就會使好奇停留在表面。難以深入到事物的本質。培養思考力的最有效的方法是多問幾個為什么.要有“打破沙鍋問到底”的精神。長期堅持,思考力就會得到不斷的發展和加強。思考力的培養過程實際上也間接地強化了綜合推演能力,這在探索與創新環節中至關重要。若非有效地培養思考力 (包括綜合推演能力),即使知識淵博,也難以發揮作用。
培養勤奮與刻苦
古人云:“終日之思,不如須臾所學”。有了好奇,需要思考。但如果沒有豐富的知識和基本的邏輯思維作基礎,思考就是“空中樓閣”,更談不上創新的能力培養。當我們從一些基本假設或公理進行推演的時候,需要豐富的知識來支撐。因此,作為認知事物的基礎,需要學習已有的知識 (包括前人總結的經驗)。你擁有的知識越豐富、越深入,你的思考力就越有用武之地。
獲取豐富知識的唯一手段是勤奮加刻苦。勤奮的主動力來源于好奇.對未知事物的強烈探索欲望會激勵你勤奮學習?炭嗟闹鲃恿碓从趯δ繕说淖非(對現象的根源探個究竟) 以及通過思考對各種奧秘的探索欲。為了解決某個難題,需要冥思苦想,需要“頭懸梁、錐刺股”的精神。有了好奇,有了思考力和孜孜以求、勤奮刻苦追求豐富的知識的精神,就具備了探索與創新的前提。
培養探索與創新
對探索事物的本質的能力的培養就是對好奇心的進一步深化。利用豐富的知識和強有力的思考力逐步深入地探求所感興趣的現象的本質。探索欲與好奇心密切相關。當一個人的好奇心越來越強的時候,探索欲也會越來越強。二者的區別在于:前者往往停留在表面;后者則需要有意識地去追求和發掘。
如何創新是一個難題,要界定一個統一的模式是不明智的,因為人的本性就在于創造和創新,只不過常常隱藏在潛意識之中,在顯意識層面未能真正意識到。因此,如何培養或誘發創新思維是關鍵。培養或誘發創新思維,特別需要注重以下幾個方面的培養:充分的想象力;發散性思維;對現有知識的批判。培養想象力并不難,例如,在聽音樂時想象各種畫面或故事情節;通過一種現象想象它與其他事物的關聯?赏ㄟ^多種“想入非非”培養想象力。
發散性思維就是在解決某個問題時,能尋找各種可能性或可能的途經。國際上通行的頭腦風暴法就是典型的發散性思維模式。發散性思維的培養還有賴于對各類知識的熱情擁抱,哲學的思辨與智慧,數學的公理與邏輯,物理學的實驗與推理,化學的實驗與歸納。生命科學的遺傳與進化,地球科學的演化與繁雜,音樂的和諧與簡單,儒學的中庸之道,道學的無為而治,佛學的清靜覺悟,等等。要善于從不同的學科、學派吸取養分,集“百家之長”于一身,融會貫通,有效地培養一種發散性思維能力。
在對知識的學習累積過程中,有不少知識是錯誤的或不完善的。只要考察一下歷史即可明了這一點:亞力士多德的斷言被伽利略推翻;牛頓的絕對時空觀被愛因斯坦的相對論時空觀代替;經典力學讓位于量子力學;穩恒宇宙觀不得不給膨脹字宙觀讓路等等。因此,在大量獲取知識的同時,需要對所獲得的知識進行批判,需要根據自己的判斷力判明,哪些知識是可以信賴的,哪些知識是值得懷疑的。困難往往在于,即使對某些知識產生了懷疑,也不敢相信自己的判斷力。這取決于兩方面的原因:一是修煉不夠; 二是缺乏自信。這里所說的“修煉”,是指把握知識、應用知識、綜合歸納、邏輯推演等多方面的能力。常言說,“藝高人膽大”。沒有足夠的修煉,難以形成令人信服的結論,更談不上自信。然而。常常令人惋惜的是,修煉已達到相當境界,但就是缺乏自信,從而失去了創新機會。
培養自信挖掘潛能
首先,自信來源于廣博的知識和嚴密的邏輯推演能力。一個孤陋寡聞的人,難以建立自信心,或者只能建立盲目的自信心。一個學識淵博的人.如果缺乏嚴密的邏輯推演能力,也難以建立很強的自信感,因為,有可能常常根據已有的知識推斷出明顯錯誤的結論(由推理不當所致!)。其次,自信是一種不斷的自我意識信號強化的過程。要不斷給自己灌輸一種信號,“這件事我一定能做好”,“我一定能出色完成這項任務”,“我一定能實現這一目標”,等等。要在潛意識中剔除“失敗”概念,任何時候都沒有失!每個人各有所長,要充分發展自己的長處,不斷彌補自己的不足。
一個人的潛能是無限的,需要充分挖掘。如何挖掘自身的潛能,需要專門訓練,這里無法論及。潛能的挖掘和自信的培養是相輔相成的。沒有自信,難以釋放潛能;不挖掘出潛能,自信難以充分發揮。潛能的充分釋放和自信的有效加強就會使創新意識層出不窮,源源不斷,就會使真正的自我得以充分實現。
奧秘無窮,有待探索;難題眾多,需要創新。
來源:《科學中國人》2007年02期