北大名师寻访：马大猷

　　马大猷，中国科学院院士，原籍广东省潮阳县(今潮阳市)和平下寨，生于北京。父马有略，字星曹，在北洋政府农商部任"办事"，因经常欠薪，有时要去当铺典当，所以从小知道贫穷滋味。后来，父亲弃官去上海做律师，两年后故去，时马大猷15岁，幸得北平潮州同乡会资助，得以继续学习。

　　"九·一八"事变，同学们都感觉国亡无日，激发了"科学救国"的热情。他中学毕业后，考入北京大学物理系。在师大附中时受傅种孙和程春台先生影响很大，非常喜欢数学。在北大，萨本栋教授讲普通物理，江泽涵教授讲高等微积分，饶毓泰教授讲电磁学、物理光学，受益匪浅，直到今日，一切重要理论、规律、现象和一些常数都还记得清清楚楚，一些细节坐下可以推导出来。特别是饶毓泰先生的教导、启发和鼓舞一直影响到今天。 因为参加了"一二·九"运动和事后罢课；毕业后不能留在北大。恰好清华大学招考留美公费生，专业是电声学，这很合乎他的理想，就去投考了，被录取。

　　去美国留学前，须在国内准备1年。在学校指定的朱物华和任之恭两导师的指导下，在这1年中，系统地阅读了美国声学杂志(当时，现代声学的历史还短，美国声学杂志只有7年历史)和其它杂志中的声学文章，写出了总结报告"声学的发展和展望"，提出两个值得注意的方向，一个是"声定位器"，利用双耳定位原理对飞机定位，这方面的工作后来给雷达代替了；

　　另一个是语言声的频谱分析，这对于通信和建筑声学都很重要。马大猷利用朱先生的阴极射线示波器和从岁常培先生那里借来的留声机，自己做了一个语言声声波记录系统，并根据波形，利用算盘算出24个富利叶分量的变化。这些结果可惜都在"七七"事变中丢失了。在朱、任两先生指导下，得窥科学工作门径，受益良多。

　　马大猷原来已被美国哈佛大学接收做研究生，"七七"事变后，学校决定继续原来计划，吴有训教授建议改去洛杉矶加州大学UCLA了，那里物理系主任努特森教授是国际声学权威之一。就去UCLA了，在那里呆了半年多。努特森教授去欧洲休假，又转到哈佛，继续呆了两年。

　　在UCLA，除了系统上声学课和做实验外，做了两件研究工作：一件是教授给的课题，颤动回声的研究，做了实验记录和理论分析；另一件是和"师兄"伯鲁特讨论中想到的。他做博士论文得到一个很好的简正频率分布的公式(简正频率是房间中共振的频率)，同学们都认为很好。但是公式比较复杂，马大猷后来想出一个直接计算的方法，得到的公式果然很简单，也容易理解，两人商量后就分别写出论文发表了，后来马大猷的公式成为理论声学的一个基本公式。

　　在哈佛，他学习了物理系和通信系的课程，也做了两件研究工作。一件是参加导师韩特和他的助教白瑞奈克的"矩形室中声衰变的分析"，他做的部分是简正频率在不同方向的分布和自由行波的衰变。这个工作很重要，人们很早就知道厅堂中的混响现象，我国"余音绕梁，三日不绝"的描写可上推至战国时期，重要描写的虽是音乐的美妙，但余音就是混响，后者已成一般知识了。梁代(约纪元550年)的"千字文"内"虚堂习听"也是混响的描写。但直到本世纪30年代，混响只有近似的理论，严格的理论自韩特等的工作始。另一件工作是博士论文"矩形室内的非均匀声边界"，这是上一工作的继续，墙面的声学性质不均匀时的室内声场分布的衰变，也是室内声衍射问题。由于这些工作的完成，马大猷被授予硕士和哲学博士学位。合作过的白瑞奈克也由于自己的工作，被授予科学博士学位。这是1940年，国内抗日战争已是第4年，老母尚在沦陷区被困，为国为家，马大猷于学校毕业典礼后，即启程回国。

　　在回国途中，：到耶鲁大学看望了赵先任先生和颜福庆先生。那时纽约正开世界博览会，去参观时，特别注意贝尔实验室的"语言演示器"VODER，那是最原始的语言合成器，问它一个问题，在一位女秘书操作下，它就说出回答，比现在会说话的计算机差远了，但这个开始很重要，对后来影响很大。在辛辛那堤参观工厂，见到了"声镜"，最早的钢丝录声机，人说了话，它再放回来，这也是重要发展。在盐湖城参观了摩门教堂，全是木结构，不用钉子，可容5000人，讲坛上掉一根针，后面都听得清清楚楚，这也是建筑声学中一个有名的建筑。最后还去UCLA看望了努特森先生。一路上增加了不少见识，最后由旧金山登轮回国。

　　1940年8月到了昆明，在西南联合大学电机系任副教授，两年后升教授。电机系分电力和电信两组，前3年课程相同，第4年分别有专业课。他所负担的是比较基础的课程，电工原理、电子学、电信网络、电磁实验等，每学期都是3门课，另外自己做些研究工作。他在美国时所学课程多与无线电通信有关，而通信在战争中极为重要，回国就想为抗日战争出些力，但事与愿违，竟无人过问。自己做科学研究工作，缺少实际要求，只能限于基础问题，几年中，做了颤动回声、声场起伏现象、国语中的语音分配、普遍抗性原理、声频振荡--分析器等几篇论文，大部分是在国外发表的。教授做科学研究工作，保持在科学前沿，本来是高水平教学所必需。那时做不做研究工作，特别是在工学院，学校根本无人过问，更没有支持。于是他就和华罗庚、余瑞磺、场佩松、崔芝兰等"不得志"的同事商量，组织了"科学励进会"，"活动了两三年"，在国外倒受到同行的注意。

　　1940年参加了美国声学学会后，1943年被选为会士。 当时"大后方"(即当时国民党统治区)工业薄弱，技术水平低。同事们谈论，都认识到工程教育的重要性。特别是北大文、理学院的老师和朋友们深感办工学院的必要。北大理学院原有的基础很好，以此为基础，办一个理工结合的工学院，培养有坚强数理基础、了解工业发展水平、有创造能力的工程师，很有必要。这个问题谈论了很多，1946年组成西南联合大学的北大、清华和南开大学复员，北大就邀请马回北大，承担其事。

　　1946年8月到北大时，是物理系教授，不久学校决定筹备工学院，被聘为筹备委员会主任，后任工学院院长。时大学人学考试已过，补招工学院学生100人，设机械、电机二系。北大文、理学院各系全力协助，很快就开了学。马大猷讲授普通物理学。翌年，北洋大学北平部并入北大工学院。这时，蒋介石进攻解放区，解放战争已开始。国民党贪污腐化日甚，学生反对、抗议不断。当时，马大猷住在沙滩街文理法学院附近，每日上午到工学院，工学院学生的课外活动都未参加，但文理法学院学生的民主集会则经常参加，并给予支持。工学院对学生是尊重其判断能力，对学生课余活动不加干涉。但学校不能放弃办学的基本责任，所以传统办法，给学生时间，使其能自由发展。从办学角度看，创办工学院，目的是培养有创造能力的高级工程技术人才，工学院院长主要应致力于课程安排，使学生打好基础，熟悉技术发展。所以延揽高水平、有经验的教授就是最重要的工作了。马大猷在这方面做了努力，效果很好，在各位教授支持下，工学院的工作蒸蒸日上，学生也非常活跃。

　　1949年1月迎来北平解放，从此逐渐溶人全国的大发展了。 在这几年，科学研究工作缺乏灵感，也顾不上，只是1948年北大成立50周年，准备出论文集，写了两篇波导中衰减的论文。另外，为同学们所办刊物写了一篇建筑声学论文。北平解放，各个部门对毕业生的要求；大大超过学校的规模。为此，马大猷在工学院采取了两项措施：一是改变学制，把五年制改为四年制；另一是大办根据实际需要的一年制和二年制的专科，这样就培养了大批技术干部。教育系统加强了教学改革以适应新的形势c1952年全国院系调整，事先马已调到哈尔滨工业大学任教务长、教授。这时教育部规定，大学的主要任务是教学，教学与科研分离。这种办法和马的设想差距很大。加之哈工大决定办成重工业的学校，取消一切电信方面的课程，专业也不对口了，所以在毛主席发出向科学进军的号召后，他就请求归队，调到科学院应用物理研究所(后来改为物理所)，恢复声学的研究工作，这是1955年。同年，被聘为中国科学院学部委员(后来改称院土)。

　　在物理研究所得到各方面的支持，很快就装备了声学实验室、配备了助手，开始研究工作。

　　1956年周总理直接领导，制定科学技术12年远景规划，事先马提出了发展声学的规划的建议，并参加了讨论。会上提出4项紧急措施(电子学、半导体、计算机和自动化)，为我国新技术的发展画出蓝图。会后，中国科学院成立了电子学研究所筹备委员会，指定李强为筹委主任，孟昭英、陈芳允和马大猷为副主任。组织了电子学(电子管的研究)、无线电(电子管的应用)和声学3个方面的研究工作。开始时在西苑旅社六号楼工作，同时进行基建。马大猷主持了电子所大楼的设计、施工、装修工作，并设计了达到国际水平的全国第一座声学实验室和声学实验水池。工程达到了高质量，大楼已安全使用近40年。

　　办研究所，人员主要来源是大学毕业生，给科学院的名额有限。中国科学院那时在北京已有一二十个研究所，有成就的研究员不少，于是就计议创办自己的大学。1959年在北京成立了中国科技大学，教授是有关研究所的研究员，实习到各研究所，理工结合，加强基础训练，5年毕业。这些完全符合马大猷的设想(也是学者的共同意见)，所以他非常积极，开学后与吴有训先生、严济慈先生分担几个班的普通物理课，研究所的工作不减少，-直教了6年；后"科大"搬到合肥，就不能教了。

　　1959年另一件事是北京兴建10大建筑，人民大会堂音质问题交马大猷负责。他组织了北京的大学、建筑、广播系统中的声学专家，进行研究，提出设计要求，进行模型试验、测量、鉴定工作。他提出了分散声源(每个坐位前有小扬声器)和联结立体声系统(台口上大扬声器按立体声设计但联到一起)。以解决这巨大厅堂(9万立方米，最多容l万人)中的扩声问题，顶上和墙面用穿孔板吸声处理以减少回声并控制混响时间到1.8秒，适合音乐的需要。建成后做了测量，证明设计、处理完全成功。这是当时国际上最大的为正式活动而建的厅堂，后来人大、政协每年开大会、听报告都很满意，大型文艺表演，音乐优美动听，歌唱清晰宏亮。1964年声学研究所从电子所分出来正式成立，马大猷改到声学所，任副所长、研究员。同时，创办了《声学学报》，成为全国声学最高学术刊物，马任主编，以后还出了英文版。

　　在这以前还组织了噪声的研究工作，这时也初步取得了成绩，成为以后研究室的主要工作。另外还组织了语言打字机的工作，由于当时技术条件不够(电子计算机是70年代才迅速发展的)，只取得初步成绩，但在语言的声学性质研究中则比较有成绩，以后在语言的分析、合成、识别等方面继续发展，成为人机对话的重要研究中心。此外，在1964年还组织了核爆炸侦察研究，进入了次声(频率低于20赫的声音)研究范围，不但研究了国内外的核试验，还对火山爆发、地震、导弹发射等所产生的次声作了研究，取得了不少成绩。

　　1966年，国家准备发射导弹，下了吸声系统的任务。导弹发射时所产生的噪声十分强，其功率足够开动一辆卡车，还要伴随高温、潮湿等。在国际上，吸收声音主要靠多孔性材料(如玻璃纤维、矿渣绵等)，使声音产生的空气振动在微于L内摩擦、消耗。在导弹噪声的情况，需要复杂的保护设计，以免多孔性材料遭受破坏。马大猷决定不采取这种笨重的办法。他设想既然声音可在小孔内摩擦、损耗，何不在金属板上穿微小的孔以完成吸收的作用?经过初步估计，提出在不锈钢板上穿小于1毫米的孔这种微穿孔板的想法。当时研究室中的青年日夜奋战，做了大量实验，证实了提出的设想，并取得大量数据。根据这些数据，做出了设计要求，在实际发射中，起了作用。后来又仔细做了理论分析，成为完整的工作。前几年(1992年)德国建了一个圆形议会大厅，周围都是玻璃窗，以增加议会讨论的透明度。但第一次开会，周围反射的回声就乱成一团，会议无法进行，只好回到老会议大厅去。任务落到斯图加建筑物理研究所，恰好我国有3位同志在那里合作研究，他们利用马的理论，设计了有机玻璃微穿孔板，按在玻璃窗前，既解决了回声问题，又保持了透明度，在欧洲成了重大新闻。

　　1966年他接受的另一个任务是人造地球卫星的噪声试验。卫星发射后速度很快，空气摩擦要产生强大的压力起伏，卫星可能遭受破坏(声疲劳)，内部灵敏仪器、设备可能暂时失去准确度(声失效)。为了避免这种后果，一般在发射前先做强噪声环境下试验，以保证安全。马大猷领导了高声强实验室的设计、建筑和安装工作，建成了能产生160分贝的混响室(平常讲话是60分贝，高100分贝是强度高10的10方倍即100亿倍)和170分贝的行波管道(强度再高10倍)。经过测试，性能良好。虽然由于"文化大革命"中的变动，卫星未在这里试验，但也做了不少材料试验，航空部件试验，还做了动物试验。当时，国外新闻界渲染"次声"枪，说次声使人失去生殖能力，甚至血肉模糊。高声强实验室中的实验结果驳斥了这些谣言。后来证明，的确是有人造谣。高声强实验中也发现了不同于一般声场中的现象，当时末能深入研究。若干年后，马大猷重新拾起这些问题，建立了非线性声场理论，这是他近年的主要工作。

　　"文化大革命"初，马大猷虽做了这些工作，但仍不免受到冲击，1967一1968年达到高潮。1973年，响应周总理号召，组织全国声学学术会议，许多科学家参加，并提出重要学术论文，但大部分不敢署名，虽然都很高兴能交流经验，但仍战战兢兢。果然，会未开完，批判又来了，说要复辟。但不久也就过去了。这时知道，只要不宣扬，在实验室内做什么，也无人过问。于是，马大猷就和几位年轻同志，自由组合，开始气流声学的研究工作，进入了科学研究工作的自由王国：根据学术价值和实际意义，自由选题，在气流噪声的测量、分析、控制等方面做了不少工作。在合作的十几年中，独自或联合发表论文近30篇，写书6册，创立了气流噪声压力规律，创造了小于L消声器和扩散消声器，建立了相应理论。大部分是1976年以后做的，这时候粉碎了"四人帮"，研究室恢复了研究工作秩序，马大猷恢复了研究室主任的工作，兼任中国科学院研究生院副院长，参加了邓小平召集的科学、教育座谈会，科学大会等。以后又开始了室内有源噪声控制和非线性驻波的研究工作。现在已不负担行政职务，但与研究生一起照常工作。从1955年起为全国政协委员，现为第八届全国政协常委，从1986年起任中国民主同盟中央副主席，现均正常参加活动。

　　几十年来，共完成研究论文160篇，其中三分之二是60岁以后写的，在某种意义上可以说，科学生命起始于60岁。论文一部分录入《马大猷科学论文选集》(1990)和《现代声学研究。一一马大猷院士八秩华诞纪念文集》(1995)。另外写书和编书14本。马大猷深深感觉，在应用基础研究中，国家支持的必要性，特别是"任务带学科"对科学发展具有强大的促进作用。在研究进行中，合作和不同学科间的讨论是灵感的重要来源。