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声学先师 国之赤子 纪念马大猷先生诞辰100周年

2015-07-23汪凯凡

科学家 2015年3期
关键词:声学

汪凯凡

建筑声学简正波理论的奠基人之一、中国现代声学的奠基人马大猷,在中国开拓了建筑声学、电声学、语言声学、环境声学、次声学、物理声学等新学科领域。然而,很少有人知道,他也是第一位向中国人揭示噪声危害,并促进我国“噪声控制”立法的人。在上世纪70年代的北京街头,人们还可以看到路 边竖立着一个个噪声声级显示装置,上面用数字记录着过往车辆鸣笛声的分贝数,这些装置的发明者便是马大猷。

通过与中国科学院声学研究所的联系,我们对马大猷的学生《马大猷传》的作者张家騄进行了采访,并参观了由马大猷亲自设计的国内第一座专业声学实验室。

“作为一个科学家,不仅要有学术成就,还要不忘社会责任。”张家騄对记者如是说。这正是马大猷的特别之处,他不仅是一代声学大师,还关心国是,关心普通人的福祉,对于他来说,科学便是要探索自然和社会发展规律,从而造福人类。

2015年3月1日正值马大猷先生诞辰百年之际,在此我们向这位德高望重的科学家致敬!

马大猷声学大师的时代侧影

马大猷与“声音”打了一辈子交道,那是与他最重要的学术成就密切相关的东西。他研究的“声音”并不只是音乐,而是关于声音的方方面面。20世纪30年代,公费留学美国的马大猷,凭借其出色表现,成为美国声学界第一位知名的中国人,回国后他又肩负起发展中国现代声学的重任,而他的学术成长过程也不可避免地烙上了时代的印记。

时势造人才

20世纪20年代,在新文化运动和“五四学潮”的影响之下,新式教育开始普遍流行,而另一方面,日本对中国的入侵计划正在加紧展开。在这样的环境里,马大猷从上中学时起就深谙“爱国、民主、进步”等思想,并立下了科学救国的宏愿。1932年,他考入了北京大学物理系,接受饶毓泰等物理名师的指导,并成为导师心中最满意的学生之一。

马大猷自幼家境清寒,15岁便失去了父亲,他还有两个妹妹,全家靠母亲一人维持。到1936年从北大物理系毕业时,马大猷想留校做助教,这样一来不仅可以继续在物理学上钻研,还能获得不错的薪酬待遇,帮母亲减轻负担。但由于他在校期间曾参加“一二·九”学生运动,为当局所不容,最终未能如愿。

然而,这件事却也成就了马大猷另一个对他意义重大的选择:出国学习声学。那年恰逢清华大学招考留美公费生,有远见卓识的清华物理系教授叶企孙注意到国外兴起不久的建筑声学研究,因而在物理招考中特设了“电音学” (即电声学)专业。马大猷正好通过考试得到了这个名额,成为中国第一位以声学为专业的留学生,他一生中最重要的的声学研究事业从此开启。

初撼声学界

1937年,马大猷在著名物理学家、教育家吴有训的引荐下,远渡重洋来到美国加利福尼亚大学洛杉矶分校物理系,师从国际声学权威孥德森(V.0.Knudsen)。6个月后,马大猷便完成了两篇出色的论文。其中一篇是关于颤动回声的,当时尚未成文发表;另一篇就是著名的《矩形室中低频简正波的分布》,这篇论文的结果是他从即将毕业的师兄博尔特(R.H.Bolt)所钻研的一个经典建筑声学问题中得出的。马大猷在论文中给出的公式比师兄的更简洁、物理意义更清晰明了,因而被广泛采纳,成为波动声学的一个基本公式,这让美国声学界对这个年轻的中国人刮目相看。

马大猷在如此短的时间内,为何能取得这样高的成就?究其原因,除了他本人的聪明智慧之外,还在于他在出国之前所做的充足准备以及加州大学活跃的学术环境。原来,1936年在马大猷出国前,清华大学为他安排了北大物理系的朱物华和清华物理系的任之恭两位名师做指导,在两位老师帮助下,9个月的时间里,他便了解了当时声学的研究动态与前景,并独立完成了一系列的语音分析实验,为日后的学习打下了坚实的基础。

在美国的第二年,马大猷转入哈佛大学继续攻读声学。他与老师亨特(F.V.Hunt)和师兄白瑞内克(Leo Beranek)合作研究房间中的声衰变,并取得了另一项更重大的成果,即采用波动声学方法得出的“矩形房间中的声衰变波分析”,马大猷也由此成为简正波理论的奠基人之一。1940年,他摘得了哈佛大学哲学博士学位。

在美国期间,马大猷不仅有学术造诣,还收获了与师兄白瑞内克一生的珍贵友谊。身在国外,他也不忘苦难中的祖国,在取得学位后,他归心似箭,渴望实践科学救国的伟大理想。

执教大西南

马大猷决定投身于祖国的教育事业,走教育救国的路线。在回国之时,他的母校北大与清华、南开早已迁往云南组成了西南联合大学,为此,在临行前他嘱托北大同学虞福春在昆明租好了房子,并让母亲和两个妹妹从北京(当时称北平)辗转塘沽、上海、香港、越南河内,先于自己抵达昆明。

来到西南联大后,马大猷担任电机系副教授,两年后提升为教授。那时的联大教授云集,而马大猷是其中年龄最小的一位,1942年,他刚满27岁,被誉为联大“最年轻的教授”。在教学上,他给学生的印象是讲课从来不带讲稿,但板书规整,条理清晰,系统性强,善于启发,再加上一口标准的普通话,抑扬顿挫,很有吸引力,深受学生们的赞赏,“听他讲课如沐春风”。

在联大生活十分艰苦,又有繁重的教学任务,此时的马大猷却依然没有忘记他热爱的声学研究,但当时简陋的科研条件让他无法再像留学时那样如鱼得水,尽管如此,他在理论研究方面仍有所建树,1941年,他采用新方法完成了那篇未发表的“颤动回声”论文,并在美国声学杂志上发表;1943年,他又在美国无线电工程学会杂志发表文章,同年他还被选为美国声学会会士,这是一项非常稀贵的荣誉。

完美的设计

抗战胜利后,马大猷继续在教育和科研事业上发挥光热。他先是担任了北大工学院的院长;新中国成立后,全国院系调整,马大猷被调往哈尔滨工业大学任教务长;1956年,为响应毛泽东主席“向科学进军”的号召,他又选择到中科院物理所担任一名研究员,并在参与拟定影响深远的“十二年科技发展远景规划”时提出了关于发展声学的建议。他还参与了建立声学所(当时属电子学研究所)的筹备工作,并亲自设计了中国第一个声学实验室。

当然,建国后马大猷最让人们记住的工作还是1959年人民大会堂音质的设计。当年,为迎接国庆10周年,党中央决定在北京兴建十大建筑,其中之一就是在天安门西侧建一座大会堂。大会堂可以容纳1万人,而且要求每个参会的人都能听清会议内容,设计难度相当大。上级指派马大猷承担其中的音质设计和施工任务,当时还有多所高校以及中国建筑科学研究院、北京市建筑设计院等单位参加。这项任务历时不到一年,最终圆满完成。直至今天,由马大猷领衔设计的大会堂声学系统被一直沿用,效果很好。这是中国声学界的第一次大工程,也是对中国建筑声学研究队伍的第一次检验。

大师在中国

1992年12月,两德统一后,德国联邦议会第一次启用新建成的议会大厦。德国建筑师别出心裁,大厦四周全部采用透明的玻璃构造,以期达到“政治透明”。结果在会议一开始就遭遇了麻烦——混响太严重以致听不清楚讲话的声音,会议不得不临时转场到原址召开。由于当天是实况转播,此事在整个德国都引起了轰动,政府立即找到德国建筑物理界的权威机构——弗朗和费建筑物理研究所,希望解决问题。

恰巧当时一位叫查雪琴的中国工程师正在该所工作,听说此事后,她立刻想到在国内读过马大猷的关于“微穿孔板吸声体”的文章,于是通过计算,提出让建筑师在玻璃幕墙上打一些直径很小的微孔。结果,问题得到完美的解决。一时间,德国各界发出赞许声音,查雪琴采用的微穿孔板吸声理论,以及这一理论的创始人马大猷的名字,频繁出现在德媒的报道中。为此,德国弗朗和费学会后来向马大猷颁发了金质奖章和1万马克奖金。这让马大猷多少感到有些意外,因为自己的这一理论要追溯起来,却是在20多年前,那时是为了完成国家交给的一项任务。

1966年,我国国防工业发展急需一种耐高温、气流和水的吸声材料。这个任务由马大猷牵头,为此中科院声学所组织了一个小组攻关。经过夜以继日的工作,他们终于取得成功。马大猷本想趁热打铁,对微穿孔板技术作系统的理论总结,可是“文革”的风波迫使他中止了。马大猷因为一个“莫须有的名头”遭到批斗,这个名头来源于1946年北大复校时,时任北大校长胡适任命马大猷为工程院院长,而胡适后来去了台湾。到文革时,有人便怀疑马大猷和胡适有特殊关系。实际情况却是,马大猷曾参与北大工学院建立的筹备工作,而且时任北大理学院院长饶毓泰亲自写信向胡适推荐过马大猷,但马大猷并不知晓此事。

“文革”期间,马大猷也进过所谓的“牛棚”,在里面住了几个月,尽管如此,他仍然没有放弃对声学的专注。在形势稍有好转的1975年,马大猷阐述微穿孔板理论的第一篇论文,终于在复刊的《中国科学》上发表。20世纪末,已是耄耋之年的马大猷依旧在声学研究的道路上继续开拓着,他带领学生在非线性声学领域取得了一系列引起国际关注的成果。

马大猷一生钻研声学,从1936年涉足这个领域直至成为一代声学宗师,他历经了坎坷,走过了时代的风雨,但最终迎来了人生丰盈的收获。

马大猷爱国尽责的知识分子

作为一名科学家,马大猷身上的闪光之处绝不仅是他在现代声学中的传奇建树,还有他的爱国惜民和仗义执言。无论是年轻时参与爱国救亡运动,还是学有所成后归国效力,抑或是后来为新中国的科研教育事业鞠躬尽瘁,马大猷一直是他那个时代的杰出典范,他以实际行动做到了一个有识之士该尽的责任。

救亡运动中的热血青年

马大猷成长的岁月,正是日本侵略中国的行径越来越猖狂的时期,在那个时代,马大猷并没有做两耳不闻窗外事的书呆子,而是和当时一些爱国、进步的年轻人一样,奋不顾身,冲到了抗日救亡运动的前线。他曾参与了1935年北平学生的“一二·九”运动,还因此被当局记录,以至于在1936年毕业时不能实现留校做助教的愿望。

1937年,日本发动“七七事变”,当时正准备赴美留学的马大猷,在行到天津时遭到日本宪兵长达33天之久的无理拘留,这更激起了他的抗日情结。释放出来后,马大猷遇见了在天津办事的周培源,得知清华南迁长沙后,他立即跋涉到长沙,一见到梅贻琦校长后便提出暂不出国、留下抗日的想法。梅贻琦沉思之后,依然让他按原计划出国。后来在就读哈佛期间,马大猷仍心系祖国,于1938年积极参加了华侨组织的“一碗饭运动”,为救济战区的难民募捐。

保卫学校的英勇教师

当年,放弃国外的优越科研条件,毅然回国拿起教鞭,是年轻的马大猷践行自己“教育救国”理想的最好体现。在西南联大期间,马大猷不仅是深受学生爱戴的教师,还因为勇敢、正义、爱憎分明的作风,成为学生们的榜样。

1945年12月,国民党制造了震惊全国的“一二·一”惨案,当时有军队向联大师范学院投掷了炸弹,炸死4人,炸伤60余人。不久国民党还派特务到联大校园捣乱,一次他们闹到了工学院,马大猷闻讯后立即赶到现场,严厉斥责对方,声称他是学院的负责人,这里是教学重地,对方应立即离去。蛮横的特务当即与马大猷发生口角,并动手打了马大猷。据当时在场的一个联大学生回忆,马大猷的眼镜被打坏,脸部有些轻伤,大家对他挺身而出、保卫学校的行为甚为钦佩,并把这种印象永远留在心中。

仗义执言一马当先

在知识分子之中,马大猷是正直而且敢言的,他关心国家的每一个重要决策,并能勇敢地提出中肯的意见,为此他还曾被人赞许为“一马当先”。

那是在1961年,著名的“七千人大会”召开后,中共中央开始对“大跃进”以来工作中的“左”的错误进行纠正。1962年,聂荣臻主持召开了一次全国科学技术工作会议,并提出了“三不”——不扣帽子、不抓辫子、不打棍子。马大猷在讨论会上率先发言:“昨天聂总提出不扣帽子,可我们头上就有一顶大帽子——资产阶级知识分子。”这一语道出了在场很多人想说而不敢说的心声。

马大猷的呼吁引起了中央高层的重视,后来周恩来总理和陈毅副总理接连表示,要为知识分子“脱帽加冕”,也就是脱资产阶级知识分子之帽,加劳动人民知识分子之冕。

今天,我们都知道,尊重知识、尊重科学已经成为了社会的共识,但我们不要忘记,在那个特殊的历史环境下,马大猷曾为此发出的勇敢真诚的呼声。

关心国是 建言总理

马大猷是第一个向国人普及噪声危害的人。早在20世纪60年代初,他就注意到环境噪声问题,并在1965年举办了全国噪声研究训练班。后来,他还组织进行了第一次北京市交通噪声调查,并研究发明了“噪声级实时显示装置”,这些装置曾伫立北京的街头,警示人们对噪声问题的关注。1972年,联合国第一次人类环境大会召开,中国派代表参会。在第二年召开的全国第一次环境保护会议上,马大猷呼吁把“噪声”与“废气、废水、废渣”并列,作为第四大公害。80年代,马大猷还写出了《环境声学》《噪声控制学》等专著,他的努力最终促成了1996年我国《环境噪声污染防治法》的出台。

作为一名科学家,马大猷时刻关心国家大事,不忘社会责任,即便到晚年依1日如此。他曾在2005年致信时任国务院总理温家宝,呼吁加强基础研究工作,提高国家自主创新能力。信中系统阐述了自己对基础研究本质的深刻认识,体现了一位老科学家从战略高度对加强国家自主创新能力建设的高度关注。温总理很快便作了批示“赞同马老的意见”,这令马大猷颇为感动。

这就是马大猷,一位爱国爱民的科学家,仗义执言的知识分子。

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