张明高：耕耘在电波世界

□ 本刊记者 任光莉

电波，是奇妙的物理现象，虽然看不见摸不着，但充满宇宙空间。它能传输能量，也能以光的速度携带传递信息，不仅在推动经济社会发展方面意义重大，还与国家安全息息相关，所以这个领域一直充满着激烈的竞争与交锋。纵观中国电波事业的发展，从当初的筚路蓝缕到如今走向国际舞台的中央，离不开一代代科技工作者的辛勤耕耘。我国电波传播研究领域的学术带头人、中国工程院院士张明高就是其中的杰出代表。

偏僻小村走出的高才生

湖北省荆门市京山县，地处大洪山南麓、江汉平原北端，是有名的鱼米之乡。1937年11 月15 日，张明高出生于京山县永湰镇龚家垴村。那一年，抗战全面爆发，由于龚家垴村独特的地理位置，进出只能从永漋河走水路，使得村子避开了日本的侵略者，也让张明高有了一个较为平静的童年。

张明高的成长，离不开父亲的启蒙。他的父亲受过良好的教育，是村里的文化人。从4 岁开始，张明高就在父亲的教导下认字、算数。6 岁上私塾时，他在数学方面展现出惊人的天赋：鸡兔同笼、木马板凳、井深测量、不规则农田丈量等很多同龄孩子难以理解的问题，张明高总能以自己的方法算出答案，让老师和同学们惊叹不已。

生逢乱世，虽然避开了侵略者的践踏，却没能躲开匪患的滋扰。张明高10 岁那年，父亲在躲避土匪抢劫时摔成重伤，丧失劳动能力。家里的顶梁柱塌了，作为长子的张明高不得不从学堂退学，担负起家庭生活的重担。生活的磨难，磨炼了他坚强的意志。虽然没有学上，但张明高并没放弃学习，一有空就拿出书本看。在这期间，他养成了令他终身受益的好习惯——自学。

新中国成立后，张明高重新回到学校读书。良好的学习环境让他如鱼得水。读五年级时，他“跳级”考上了天门中学，中考又以荆州专区12 个县总分第一的成绩考取天门高中。高中阶段，张明高各科成绩优异，尤以数学最为突出。“数学是科学之王，一切自然科学都以数学为基础，都要依赖于数学。”当年数学老师邓万朗的一番话，对他产生深远影响。1957年，张明高如愿考入武汉大学数学系。大学期间打下的扎实的数学功底，为他一生的职业生涯奠定了良好的基础，尤其是偏微分方程、矢量函数等，在他后来的工作中发挥了巨大作用。

半路出家涉足全新领域

1962年，张明高大学毕业后分配进国防科委十院十九所第七研究室，从事电波观测工作。当时，25岁的他对即将从事的工作“两眼一抹黑”，甚至不知道什么叫电波传播。但他知道，“向科学进军”是国家的号召，是时代赋予青年的使命，更是他人生的奋斗方向。就这样，他开启了与电波事业的不解之缘。

工作一段时间后，张明高意识到由于自己物理专业知识欠缺，不仅无法参与到具体的研究之中，还因对一些物理概念不清楚，所擅长的数学也没有用武之地。面对挑战，张明高又开启了“自学模式”，从零补习物理知识。他从单位的图书馆借来大量的书籍，还自学了北大、清华的物理课程。在学习研究中，张明高发现，现实生活中大自然呈现给人类的往往是可感知的表象，也就是常说的物理现象，而把现实中的物理现象用数学语言进行描述，用数学方法建立模型，进行运算设计、归纳总结，才能发现表象背后隐藏的规律。于是，他把自己的数学专业优势运用到物理课题的研究中。

随着专业知识的不断积累，张明高逐渐在工作中崭露头角。一次，他所在的理论组接到一个任务，是关于对流层散射研究的一个方面——天线增益降低研究。对于这个课题的机理，当时国际上流行三种观点：口面相位不均匀效应、达角效应、散射体积效应。但这三种机理都处于一种设想阶段，未形成体系化、有说服力的结论。那么，它们之间是否存在关联？通过查阅大量文献，在充分掌握三种研究理论的基础上，张明高用数学方法进行推演。终于，他得到了一个让自己都吃惊的结论：原来这三种机理用数学推演所得出的结果是一致的，只是具体说法不同而已！物理与数学、现象与本质，那一刻，这个课题的所有奥秘在张明高面前豁然开朗，也让他更加坚信，用数学方法研究物理现象、探秘电波世界，必然还有无穷的乐趣。

1964年，张明高从理论组转到海上组，开展电波环境观测。年轻的张明高全身心投入到试验之中，不仅发现了大气波导的重要应用价值，还对大气波导的产生条件与传播特性有了更加深入的了解。大量的实际观测工作，为他日后对流层散射传播系列成果的取得奠定了坚实的实践基础。

“zhang 氏方法”成为世界标准

上世纪70年代，随着一条条散射通信电路投入使用，我国的对流层散射通信网络覆盖面越来越广，几乎遍布全国。但对流层散射传输损耗问题，一直困惑着张明高：按照当时国际上通行的几种方法，计算出来的结果总是与实际差别很大。

传输损耗计算对于电路设计意义重大。损耗值算大了，会在经济上产生浪费；算小了，则影响正常通信。基于现实工作中遇到的困惑，张明高萌生了一个想法：希望建立一个标准，哪怕只是中国标准，能够在对流层散射通信电路设计时得到参考，以解决实际问题。于是从1970年开始，他着手撰写《对流层散射传播》，于1974年完成了初稿。书中对于传输损耗计算问题，提出了可靠的预测方法，为我国对流层散射通信系统的发展提供了有力支撑。

1976年，张明高参加了日内瓦国际电联会议，这是他第一次走出国门，也为他的学术视野打开了一扇窗户。在此之前，他从未想过要把自己的成果提到国际电联。回来之后，他发现被放进国际电联报告里的美国方法和法国方法，并不比中国的方法好，便立即着手准备提案。提案的内容就是他的专著《对流层散射传播》中重要的一部分——对流层散射传输损耗统计预算方法。

1977年，张明高向国际电联提交了提案，他也成为我国第一个向国际电联提交提案的人。后经会议讨论，他的提案顺利通过。自此，美、法、中三国方法同时列入国际电联的报告中。从1978年起以后的几年里，各个国家都对美、法、中三国的方法进行检验研究。1985年，为了进一步对三个方法进行检验比较，国际电联颁布了全球对流层散射数据库。大家发现，中国的方法算出的结果不仅与中国的数据吻合，与国际上其他气候区的数据也是相符的。更重要的是，这个方法非常便捷，用普通计算器就能计算出结果。

1990年，张明高的“zhang 氏方法”被国际无线电咨询委员会采纳，取代了美国方法和法国方法。1992年，国际电联将“zhang 氏方法”确定为唯一国际标准，即凡是涉及国际事务和纠纷时，必须按照建议书中的国际标准来处理。至此，经过十几年的论战，张明高夺得了国际电信奥林匹克赛场上第一枚“金牌”。

只要国家需要 就要全力以赴

从20 世纪90年代起，张明高开始了在卫星移动通信系统领域的长途跋涉，此时的他，已年过半百。此后的几年里，他又连续刷新了三项国家电信技术研究的最高成就。1997年，他的“大气衰减简易预测方法”取代了《ITU-R 676 建议》中的英国方法；同年，他的“海面反射衰落预测方法”，取代了《ITU-R 680 建议》中的日本方法；1999年，他在国际上首次创立了电离层闪烁衰落长期分布预测方法，被纳入《ITU-R 531 建议》。随后，张明高又进一步投身区域频谱管理课题，在这个全新的领域做出了新的贡献。

无论是对流层散射传播也好，卫星移动通信也好，电磁频谱管理也好，张明高所从事的课题研究都紧跟国家战略需要，他的信念只有一个：“只要国家需要，就要全力以赴。”怀揣对事业的执着，对国家的挚爱，他为我国的电波事业倾其一生，不仅提升了我国在通信领域的国际地位，也为国家建设信息化军队做出了重要贡献。

作为我国电波传播研究的领军人物，张明高取得众多瞩目的成就：刷新国际电联五项国际标准性建议，撰写四部专著，编制四项国家标准，主持完成十几项科研课题，先后8 次获国家和部委级科技进步奖，1999年当选中国工程院院士……如今，年逾八旬的他，依然时刻关注专业前沿，奋斗在科研一线。他每天到中国电波传播研究所上班，还担任着中国海洋大学和山东大学信息学院的博士生导师。在他的培养下，一大批年轻的科研人员成长为这个领域能够独当一面的人才。

“以电波科技进步推进电子信息科技进步，毕生为强国强军做奉献。”这是张明高的治学格言。与电波结缘59年，在这个神秘的世界里，他辛勤耕耘着，这里有波峰与波谷，有汗水与泪水，这里书写着他全部的追求与梦想，更镌刻着他对祖国最赤诚的热爱。