马大猷:为基础研究“发声”

来源:中国科学报 责任编辑:赵镭饷 2024-05-05 10:12

马大猷,原籍广东汕头潮阳,1915年3月1日生于北京。国际著名声学家,中国著名物理学家和教育家,中国现代声学的重要开创者和奠基人,中国科学院电子学研究所和声学研究所的创建者之一

马大猷1936年获北京大学物理系学士学位,1939年获哈佛大学硕士学位,1940年获哈佛大学博士学位,同年成为美国声学学会正式会员。1940年至1946年任国立清华大学和西南联大副教授、教授,1946年至1952年任北京大学教授兼工学院院长,1952年后历任哈尔滨工业大学教授兼教务长,中国科学院声学研究所研究员及副所长,中国科技大学教授、数学物理学部副主任及研究生院副院长,全国声学标准化技术委员会主任、名誉主任委员。为《声学学报(中、英文)》主编,中国声学学会会士、名誉理事长,中国电子学学会会士,中国物理、计量、环境学会会员,美国科学促进协会会员、美国声学学会荣誉会士,1985年至1991年任国际声学委员会委员。1955年被选聘为中国科学院学部委员(院士),1998年被评为资深院士

马大猷毕生致力于声学应用基础研究,取得了两项重要的开创性贡献——创立了声学中的简正波理论,并将其发展到实用阶段,在建筑声学和电磁理论方面取得重要成果;提出微穿孔板理论并应用于建筑声学和噪声控制领域,在气流噪声研究中取得独创性成果。领导建立了中国第一个声学实验室,主持完成了北京人民大会堂的声学设计等重要研究工作。出版有《马大猷科学论文选》、《现代声学理论基础》、《声学手册》、《语言声学和语言信息》等专著十余部。1978年获全国科学大会奖,1980年获中国科学院重大成果奖,1981年获国家自然科学奖,1997年获德国夫琅和费协会金质奖章及建筑物理研究所ALFA奖,1998年获何梁何利科学与技术进步奖。

马大猷1951年加入中国民主同盟,1979年加入中国共产党,曾任第四届全国人大代表,第二、三、五、六届全国政协委员,第七、八届全国政协常委,民盟第五、六、七届中央委员会副主席,1997年10月被推举为民盟第八届中央委员会名誉副主席。2012年7月17日在北京逝世,享年97岁。

马大猷:为基础研究“发声”

■倪思洁

重视做实验

马大猷是声学家,被誉为“中国现代声学的奠基人”。声学研究离不开实验,马大猷也重视试验。上世纪50年代,马大猷创立的中科院声学所声学实验室,是中国第一个专业声学实验室。声学实验室里最有特色的实验设施之一是消声室。1956年,马大猷设计建设全消声室时,“消声室”三个字在全世界都算得上新名词。消声室是一种可以吸收回声的特殊实验室。假设一个人在空荡的房间里说一个“喂”字,可能会听到“喂哎哎”的声音,但在消声室里,“喂”就是“喂”,不拖泥带水。

声学所还有一种与消声室恰好作用相反的实验室——混响室,也是马大猷设计建造的。与消声室正好相反,在混响室里,“喂”会变成拖拖拉拉的“喂哎哎哎哎”。这种实验室可以用来研究材料的吸声效果。混响室房间空荡荡,房顶上悬着一条条可以让声音来回反射的弯曲金属板,每一块金属板的大小、弧度、悬挂位置都是马大猷计算出来的。

除了建消声室、混响室之外,马大猷还在香山脚下建过一间高声强实验室。那是为了服务人造卫星任务而建的。1965年,人造卫星研制任务启动。噪声会影响机械和工程安全,长时间处于高声强环境中,飞机铆钉会松动、蒙皮会破裂,人造卫星也会机械损坏、仪表失灵。高声强实验室是可以对卫星及其仪器设备进行声疲劳实验的地方。

消声室、混响室、高声强实验室……各种各样声学研究的实验室在马大猷的手里一个个出现,中国现代声学研究的“底子”也一点点厚起来。

马大猷也关注噪声的环境污染问题。为了了解噪声污染情况,马大猷哪里嘈杂去哪里。他背着声级计,带着学生去大马路、工厂、地铁……1966年,他组织了第一次北京市交通噪声调查研究,1972年又开展了地铁噪声的控制研究。最终凭着扎实的数据,他在1973年的第一次全国环境保护会议上,提出在废水、废气、废渣之外,应将噪声列为环境污染四害之一。

“常出怪主意”

马大猷爱做实验,却不唯实验。他说:“研究问题首先需要物理分析,解决问题只是数学上或实验上的技巧,根本的是物理学上的见识。”他还说:“勤勤恳恳只能严格照章办事的人不适于搞基础研究工作。相反,思想活跃、往往异想天开并常出怪主意的人可能更为适合。”

马大猷就是个“常出怪主意”的人。1937年,22岁的马大猷在清华留美公费生项目的支持下,赴美留学。在加利福尼亚大学洛杉矶分校的实验室里,马大猷结识了一位出生于中国的美国师兄——博鲁特。

博鲁特的研究方向是建筑声学,列出过一个矩形房间内简正波数目的公式,被大家视为一项很突出的成就。马大猷对博鲁特的研究成果很感兴趣,但总觉得这个公式有些烦琐,于是就常把公式放进脑子里转一转。

有一天,马大猷正在吃早饭,这个公式又在他脑子里转了起来。忽然,他灵机一动,想到了一个不同的处理方式。他拿起纸笔飞快地算啊写啊,最后,一个比博鲁特公式更简洁的公式出现在他面前。

到了教室后,他又当着大家的面演算一遍。大家先是一愣,随后便响起热烈的掌声。博鲁特也向他祝贺,承认马大猷这一开创性方法比自己的“更为有用”。

1938年秋天,马大猷和博鲁特分别在美国声学学会年会上宣读了各自的研究成果。年仅23岁的马大猷在国际舞台上一鸣惊人。直到今天,这个公式依然被印在波动声学的教科书里。

▲马大猷在工作中。

马大猷从不吝啬于分享他的科研“秘诀”:“研究的前提,就是得先有充分的学习,得具备丰富的基础知识,又得比较全面地了解在某个领域里别人都做过什么工作、有些什么结果,孤陋寡闻的人最容易做一点儿工作就说‘首创’或‘填补空白’之类的话。”

他的学生常常感慨“马先生的脑子里无时无刻不想着工作”,马大猷也承认自己“最大的兴趣就是工作”。有时,学生去老师家里做客,马大猷的妻子王荣和会和他们聊一些家长里短的琐事,氛围轻松活跃。可是聊不了几句,话题一不小心就会被马大猷带“偏”。王荣和常常笑着埋怨马大猷:“你看你说不了几句又讲工作。”

马大猷的最后一篇学术论文发表于2006年,研究的是微穿孔板的实际极限,那年他91岁。第二年10月,他因突发脑血栓住进北京医院,从此离开了办公室。

不爱“说好话”

晚年的马大猷对我国科技界的浮躁情绪十分担忧,公开发表过多篇火药味十足的文章。2005年,他发表《国家实力根本源于基础研究》一文,文中写道:“现在的科学家大多只知道直接为生产服务是研究工作,不知创新,更不知基础研究。”“有时看到一些科学家为引进日本产品还是德国产品而争论,我脸都红了。难道我们新中国成立50余年,科学水平就是这样?科学家就干这个?”

在谈到科研体制对于科研人员创造力的影响时,他说:“用行政领导方法领导科学工作的办法必须取消。科学家(包括教授)和技术家是基础研究的主要力量,必须保证他们在轻松、自由的环境中工作,实行学术自由,支持基础研究。”由于忧心国家基础研究发展,他一连六次给时任国务院总理温家宝写信,呼吁加强基础研究工作,提高国家自主创新能力,并得到总理的回信和赞同。

马大猷不爱“说好话”的性格并非晚年才有。早在20世纪60年代的全国科学技术工作会议上,他就因为不说客套话而有了“一马当先”的美誉。

1962年,全国科学技术工作会议在广州召开。科技界到会代表有450人左右,马大猷被分在物理组。会议开幕时,作为中央科学小组组长的聂荣臻说,“要尊重科学、尊重事实,大家有什么说什么”,还提出了“三不”,即“不扣帽子、不抓辫子、不打棍子”。在第二天的讨论会上,马大猷率先发言:“昨天聂总报告‘三不’,不扣帽子,可是我们头上就有一顶大帽子——资产阶级知识分子。如果凭为谁服务来判断,那就不能说我们还在为资产阶级服务;如果说有资产阶级思想或者思想方法是资产阶级的,所以是资产阶级知识分子,那么脑子里的东西不是实物,是没法对证的。这个问题谁能从理论上说清楚?”

会议期间,周恩来总理来到广州,让参加会议的人一一表态。聂荣臻说,应当给知识分子摘掉资产阶级的帽子。时任中科院党组书记张劲夫也赞成。3月2日,周恩来总理向科学工作会议作报告时宣布,我国的知识分子一般不再是资产阶级的知识分子。

在接下去的会议中,又有小组讨论认为,“帽子”摘了,但还没有“加冕”。于是,3月5日和6日,陈毅副总理宣布,要为知识分子脱资产阶级知识分子之帽,加劳动人民知识分子之冕。

成功“脱帽加冕”后,马大猷和几位代表一起买酒举杯相庆。