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        大音希聲馬大猷

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        青年時期的馬大猷先生

        人物簡介:

        馬大猷(1915-2012),國際著名聲學家、中國著名物理學家和教育家、中國現代聲學的重要開創者和奠基人、享譽世界的聲學泰斗。

        北京大學物理系學士,哈佛大學碩士、哲學博士。中國科學院聲學研究所研究員,全國聲學標準化技術委員會主任。聲學學報(中、英文)主編。1955年當選中國科學院院士,1998年資深院士。

        馬大猷在五十多年的科研活動中,曾獲全國科學大會獎(1978)、中國科學院重大成果獎(1980)、國家自然科學獎(1981)、德國夫瑯和費協會金質獎章及建筑物理研究所ALFA獎(1997)、何梁何利科學進步獎(1998)。



        他,一匹行空的天馬,是室內簡正波理論的奠基人之一,奏出了世界聲學界中關于波動聲學的一個基本公式的優美旋律。

        他,一匹行空的天馬,打開了微穿孔板吸聲體之門,在建筑聲學和噪聲控制領域得到廣泛應用。

        他,一匹行空的天馬,建立了中國第一個聲學綜合研究基地,組建了中國第一批建筑聲學研究隊伍。

        他就是來自廣東潮陽的馬大猷先生。

        西方啟蒙時代德國的文克爾曼認為:藝術所表現的最高理想是“高貴的單純,靜穆的偉大?!倍袊呵飼r期老子所推崇的大音希聲,不僅從聲音層面,同時也從哲學層面提出聲音和人生的最高精神境界。

        以大音希聲來形容馬大猷先生當不為過。他創立了聲學中的簡正波理論,并將其發展到實用階段,在建筑聲學和電磁理論方面取得重要成果;提出微穿孔板理論并應用于建筑聲學和噪聲控制領域,在氣流噪聲研究中取得獨創性成果。他主持了人民大會堂的音質效果設計,該聲學設計至今保持著世界紀錄。1964年中國第一顆原子彈爆破成功時,他組織了核爆破偵察研究,用次聲測定大氣層核爆炸的地點、時間和當量。同年,他完成了人造地球衛星噪聲試驗任務。他領導了建成高聲強實驗室、建成了能產生超高分貝的混響室和行波管道,建立了非線性聲場理論。

        2012年7月17日,享年97歲的馬大猷先生這匹天馬,終于踩著七彩祥云,走向更高更遠的天際,留給人類的,是漸行漸遠的大音希聲。


        生于憂患磨礪雄才大略

        馬大猷先生1915年3月1日生于北京,當時正處于第一次世界大戰,也是日本對我國虎視眈眈的時期,內憂外患,在襁褓中的他聞到的不僅是“舊時王謝堂前燕,飛入尋常百姓家”的笛套音樂雅音,也有不息的炮火隆隆。

        “我祖籍廣東潮陽縣上寨村,村里人都姓馬,我的名字是父親給起的,小名‘才’,上學了就叫‘大猷’,在本村我這個輩分的男性名字里,都是‘大’字起頭,‘猷’也是‘雄才大略’之意……”

        目睹了日本鐵蹄對中華的蹂躪,國難深重,馬大猷先生樹立起“科學救國”的信念。因家境貧寒,在北京潮人的支持下他以優異的成績考取了北京大學物理系,1936年,又憑借自己的勤奮和聰穎,考上了留美公費生。

        在國內準備出國的這一年,他系統地研讀了大量西方先進的學術文章,其總結報告《聲學的發展和展望》,提出了該學科的兩個值得關注的發展方向:一是利用雙耳定位原理對飛機定位的“聲定位器”,二是語言聲的頻譜分析。

        次年,隨著“七七事變”的爆發,他向梅貽琦校長申請暫不出國參加抗戰。國難之際,中國更需要高精尖人才,梅校長經過深思熟慮,讓他出國。

        一年后,馬大猷先生的名字在世界聲學界嶄露頭角。他所采取的簡正頻率分布的公式,被譽為世界聲學史上陳偉“波動聲學的一個基本公式”。同年轉到哈佛大學,參與“矩形室中聲衰變的分析”研究。


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        (左起)周總理和孟昭英、梁思成、馬大猷 


        1940年,年僅25歲的他獲得哈佛大學博士學位,成為在哈佛大學三百年的歷史中,本科畢業生在兩年時間內連續獲得碩士和博士學位的唯一先例。

        在此期間,他還取得了美國聲學界矚目的成就,確立了他在現代聲學研究中的地位。此時日寇鐵蹄下的祖國河山破碎,國內工業基礎薄弱、科研水平低,迫切需要各種人才復興民族大業。

        馬大猷先生面臨兩種選擇:一是留美搞科研,二是幫國民黨政府在美國購買武器。最終他選擇并入西南聯大的清華大學工學院任教,風塵仆仆地踏上了歸國的旅程。

        回國途中,他還不忘參觀正在紐約舉辦的世界博覽會,并特別注意了世界上最早的語言合成器——貝爾實驗室“語言演示器”?!八痊F在會說話的計算機差距很遠但這個開始很重要,對后來語音計算機的發展影響也很大?!彼缡钦f。

        他也沒有錯過鹽湖城的摩門教堂。這是一座在世界聲學意義上有名的建筑,該教堂采用木結構,不用釘子,可容五千人,即便是講壇上掉了一根針,后面的人都能聽到。這為他多年后主持北京人民大會堂的音響設計,埋下了伏筆。


        大國聲音與秋水長天共色

        《建筑十書》是公元前一世紀羅馬建筑師維特魯威所寫的最早建筑聲學著作,古希臘劇場中利用共鳴缸和反射面以增加演出的音量等音響調節方法被記述其中。在中世紀,歐洲教堂則通過采用大的內部空間和吸聲系數低的墻面,產生長混響聲,造成來自天堂聲音的神秘的氛圍。

        到十六世紀,中國著名的北京天壇皇穹宇,建有直徑65米的回音壁,微弱的聲音可以沿壁傳播一二百米。如今,不少游客也喜歡在原來皇穹宇的臺階前,傾聽有幾次回聲的三音石。

        走進現代,中國的聲學研究得到前所未有的突破。其中一個無法繞過的名字就是馬大猷先生。

        1956年,馬大猷先生參加國家《1956~1967年科學技術發展遠景規劃綱要》制定工作,他提出發展中國聲學事業的建議,在中科院電子學研究所內組建聲學研究室并擔任室主任,親自設計并領導建造了包括消聲室、混響室、隔聲室和水池實驗室在內的大型聲學實驗室,建立了中國第一個聲學綜合研究基地。

        1959年,時任中國科學院電子所副所長的馬大猷先生受周恩來總理的委派,承擔人民大會堂設計和施工任務。由他組織北京高校建筑領域的有關專家,共同研究討論人民大會堂的音響設計和施工方案。

        人民大會堂的穹頂設計浸潤著周恩來總理的美學意蘊,即古典詩詞的“秋水共長天一色”與滿天星斗,這種唯美的設計令馬大猷先生震撼,但他也意識到橢圓形的建筑設計給音響設計所帶來的麻煩。

        “聲音傳播時最怕彎曲,一彎曲就發出回聲。在這個九萬平方米的弧形里,聲音從四面八方反射回來,會造成巨大的回聲,整個大廳會陷入吵架一般嗡聲中,什么都聽不清楚?!倍嗣翊髸帽仨氃凇笆弧敝巴旯?,留給馬大猷解決問題的時間只有七八個月。

        他提出分散聲源和聯結立體聲系統,解決臺上講話的清晰和大型文藝演出的高保真度,成功解決了容積9萬立方米、容納觀眾1萬人的世界第一大廳堂中的擴聲問題。1959年10月1日,黨和國家領導人與來自各國的嘉賓會聚在人民大會堂。華燈璀璨、優美的樂聲傳遍恢弘壯麗的建筑,同時無論你站在哪個角落,都能清晰地聽到主席臺上演講者的每一個發音,人們不禁發出經久不息的掌聲。

        在這之前,聲學從未在這么大的空間得以應用。而那時的中國聲學研究才起步三四年。

        從提出概念到設計模型,到最后完成大會堂的音響設備安裝調試,馬大猷先生和課題組僅僅用了九個月時間。作為新中國聲學界的第一次大工程,從人民大會堂發出的大國聲音,清晰地被全國人民記住。此后每年的全國人大、政協會議以及各種大型文藝表演中,人民大會堂的音響均不負眾望,達到了理想的效果,兩套聲源系統也一直使用至今。

        “聲度簫韶偏宛轉,柱撐天闕出嶙峋。一從立極人民著,四海為家若我鄰?!边@是一位詩人描述人民大會堂的詩句,在她眼里,這里發出的是可以傳入人民心坎的大雅和聲。這種好聲音與長天共色,也融入滿天星斗,在全世界越傳越遠。


        微穿孔板理論國家戰略聚光

        二十世紀五、六十年代,中國啟動了“兩彈一星”戰略工程。在導彈研制方面,由于導彈發射時產生的噪聲極高,且伴有高溫、潮濕,非常不利于導彈的隱蔽與導彈發射井的維護。馬大猷先生承擔導彈發射豎井吸聲系統研究任務,為了解決這一難題,馬大猷先生創造性地提出“在鋼板上鉆穿微孔,利用流阻來實現吸聲”的設想,發明了耐高溫、潮濕,具有高吸聲系數且造價低廉的微穿孔板,后來多次的實驗中被證實可行,超越了當時國際通用的多孔性吸聲材料,在實際發射中發揮了良好作用。

        馬大猷先生希望對微穿孔板技術作系統的理論總結,但“文革”迫使他停下腳步。不過他從沒有放棄對聲學的思考。1975年他的論文首次以“微穿孔板吸聲理論”面世。


        名至實歸,聲學大師享譽國際

        “有時看到一些科學家為引進日本產品還是德國產品而爭論,我臉都紅了”,如果你不知道這是馬大猷先生的話語,可能會覺得矯情。畢竟,晚清中國啟蒙思想家、政治家、文學家魏源翻譯《海國圖志》以達到“師夷長技以制夷”,雖然對拓寬國人視野、啟發民智產生了深遠的意義,但較長一段時間中國在科技領域大部分還是處于追星狀態。馬大猷先生是破冰者之一。


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        1992年,在德國夫瑯和費建筑物理研究所工作的我國訪問學者,應用該理論成果設計出了有機玻璃微穿孔板,解決了德國新議會大廳的回聲問題,引起聲學界的轟動。該研究所的教授克斯博士專程飛赴北京拜訪了馬大猷先生。作為該理論的創始人,馬大猷先生也因此再度被國際聲學界所認可,其理論成為少數由中國人提出的原創性聲學理論,并于1997年獲得了德國夫瑯和費協會金質獎章及建筑物理所ALFA獎,德國工程師聯合會會刊把馬大猷先生尊稱為聲學大師。國際聲學大會還設立專題討論馬先生的微穿孔板理論。

        雖然如此,直到晚年,他還在努力將簡正波理論加以物理上的闡釋,試圖給出更清晰的物理圖像。

        馬大猷先生的研究還涉及到環境保護領域,1982年他組織制訂了《城市區域環境噪聲標準》。將噪聲與廢水、廢氣、廢渣并列為環境污染四害問題之一。這個愛拉二胡、唱昆曲的老人,晚年因長期噪音影響失聰,只能沉浸在自己的內心世界,也許他太累了,他從聲音中獲得的科技火種太多了,上帝決定關閉這扇門。但這絲毫沒有影響他的情緒,而是推而廣之,讓更多的安寧留給這個世界。

        在他的影響和培養下,如今中國的聲學研究已是百花齊放。年輕的聲學工作者在高校、科研院、國家企事業單位發揮自己的科技知識與才能,還在社會上也形成了一股力量,與國際巨頭企業同臺競技,大步前進。相信在新一代聲學人的努力下,中國的聲學發展能夠在學術、產業上都邁上更高的臺階,取得更高的輝煌!

        斯人雖逝,大音希聲精神長存!


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