1940年6月,在哈佛大学,著名声学家韩特教授和三位学生拍下了这张照片,他们要毕业了。其中这位中国青年名叫马大猷,25岁,是其中最年轻的,他用学校规定的最短时间两年获得了博士学位,在哈佛大学300年的校史上写下了一个纪录。戴上博士帽,站在盛开的花丛前,平时不苟言笑的马大猷一直灿烂地笑着。
在以后的岁月中,马大猷继续用这样的迅捷速度书写着自己的人生,27岁成为西南联合大学最年轻的教授,31岁担任北京大学工学院的院长,41岁当选为中国科学院最年轻的学部委员,成为中国建筑声学的开创者。
这座装饰特别的房间是中国科学院声学研究所的半消声试验室。这位老人就是它的设计者和建造者,中国建筑声学的奠基人马大猷院士。每周一、三、五上午,他都会按时来上班,很难相信他已经89岁。在中国建筑声学五十多年的风雨历程中,他的名字与许多不平凡的事物紧紧相连。
举世闻名的人民大会堂,是世界上最大的会堂,这座伟大建筑代表着中国人的智慧。
这就是人民大会堂建筑时的场面。那是1959年,为了迎接国庆十周年,中共中央决定在北京市兴建十大建筑,其中之一就是在天安门一侧建一个会堂,毛泽东主席特别指示,要一个可以容纳一万人的大会堂,让站立起来的中国人有一个欢聚一堂的盛大空间。这个大会堂的声音处理就交给了著名声学家马大猷。
主持人:您是什么时候接到这个任务的?
马大猷:那都是比较仓促的,人民大会堂需要在“十一”以前完工,提出来建筑,并且提出来里边的声音的问题,是1959年的春天,一共只有七八个月的时间。
1959年早春的一天,担任中国科学院电子所副所长的马大猷和各行专家汇聚一起,讨论人民大会堂的各项设计和施工。马大猷第一次看到了设计图纸,他发现了一个问题。
这是人民大会堂设计的平面图和剖面图,本来椭圆形设计是它的特色和创新,但是设计师却没想到,这给声音处理带来了很大的麻烦。
项端祁 北京市建筑设计院工程师
从声学设计讲它的体型不好,椭圆形,横向跨度很大,横向跨度大容易有回声,从声学上希望建筑师作修改。
此时,人民大会堂工地灯火通明,施工不分昼夜、24小时进行着。因为要向1959年国庆十周年献礼,工期特别紧张,工程早已经于三个月前开工了。
项端祁:如果要改动整个建筑平面都要改动,后来马先生同意不改了,做声学处理。
在这个9万平方米的弧形空间里,声音从四面八方反射回来,会造成巨大的回声,整个大厅会陷入吵架一般的嗡嗡声中,什么都听不清楚。
这是著名的日本冈山音乐厅,可以容纳3000多人,这是当时世界上最大的剧场纽约无线电音乐厅,可以容纳6000多人。而人民大会堂将要容纳1万人,这在世界上还是第一例,要创造这个奇迹没有任何经验可以借鉴。那时马大猷刚刚44岁,这种开拓性的工作仿佛更激发了他的创造力,不久,他就拿出了一个分散接受声音的总体方案。
马大猷:那就是实际上每一个听众面前有个小的扬声器,他听到的声音主要是面前的扬声器的声音,也有旁边的,比较远的声音就小了。所以这样的还跟当面说话差不了多少,效果比较好。
主持人:您觉得当时最困难的是什么?
马大猷:因为在那个时候中国没有吸声材料,所以最主要的问题就是解决吸声材料的问题,解决这些材料的问题,理论上是有的,但是不光是一个理论,要建立起来一个工业,整个制造出来,所以主要是在这方面。
那时候,有五个单位在马大猷的领导下完成这项工作。作为总设计师,他头绪繁多但从不忙乱,总是用清晰而准确的语言告诉不同的人,下一步应该干什么。但事实上,他时时刻刻都在进行着紧张而缜密的思考。
王荣和 马大猷的夫人
平常的话,他在那儿工作,必须到他面前,跟他说什么,老远跟他说,他一点听不见,而且他不听到。他几分钟也想,写个什么符号,弄个什么。吃饭也是,叫好几遍,说吃饭了,嗯,他还想他的事,他一定要告一段落再出来吃饭。
一切都按照马大猷的计划顺利进行着。1959年9月,音质设计和其他工程一起如期交工。这个速度今天看来依然十分惊人。
项端祁:十个月完工,现在要干五年、六年,除了大会堂,还有小礼堂、会议厅,建筑面积相当于故宫,是世界上速度最快的一个工程。
1959年十月一日,党和国家领导人与来自各国的嘉宾汇聚在人民大会堂,当华灯齐放、优美的乐声传遍了整个大厅时,人们为这恢宏壮丽的建筑发出经久不息的掌声。
人民大会堂的声音处理作为声学设计的典范,被载入很多教科书。40多年来,很多著名的盛会就在这里举行,在许多写入历史的瞬间里,那些无法忽视的历史声音就从这里传向世界。
1965年的一天,马大猷来到中国西北部的导弹发射基地。为了保密的需要,新的导弹准备从地面转入地下井里发射,但这样噪音将大大加强,有关部门特地请来了这位著名的声学专家。
马大猷:那井面的反射使这里的噪声要大得多,提高十几分贝,这十几个分贝就很重要,你这样一个强大的噪声可以使导弹的外皮破坏,或者使它的仪器失效,临时不工作了。
马大猷的任务就是要降低地下井的噪声,为此,他翻阅了国外大量的有关资料,发现他们降低噪声的材料每平方米要一百万美元,造价实在太高。马大猷苦苦思索着新的办法,突然一个灵感闪现出来。
马大猷:穿孔板加点多孔性材料可以解决吸收的问题,小孔可以消耗声音的能量,既然这些小孔可以消耗能量吗,我何不把穿孔板的孔变得小一些,让它直接就把声音的能量消耗掉,把这孔减少到一个毫米以下就可以给它设置完全吸收。
这是普通的穿孔板,但马大猷的要求是在每一平方米上边穿上三万个孔,那些孔肉眼根本无法看清。他带领三十多个人,用简陋的机器白天黑夜一直不停地工作,进度还是十分缓慢。
那么有的同志说我们是不是可以用街上掌鞋的机器,穿那个,穿的力量很大,那孔很小,,后来就借了一个机器,最后还是用手来摇,一大排孔就全出来了,很快就做出了十平方米的微穿孔板。
这块微穿孔板被拿到实验室里测量,结果显示,它的吸声效果十分良好,而且造价非常低廉。
1966年,凝结着马大猷心血的导弹顺利发射成功。
1972年后,马大猷开始发表有关微穿孔板的一系列论文,形成了系统的微穿孔板理论,为世界建筑声学做出巨大贡献。
刘克 马大猷的学生
墙上面修改了,和消声室差不多。
马大猷:看起来不错,有没有做过测量呢?
刘克:做过,效果还不错。
学生:它的标定值是91,我们测出来是90点几。
刘克:在实验室范围内,零点五分贝的误差应该可以接受的啊。
马大猷:看你什么地方。因为你在工业上准确度不用那么高,但在实验室就不一样了。因为在实验室你是给人家做标准的,那你怎么能跟人家工业上作比较呢?要求要更高一些。
这个平时沉默寡言的老人,一谈起专业就滔滔不绝,而且言词颇为犀利。临走的时候,他又特地嘱咐了我们摄制组几句话。
马大猷:别说我在这儿做试验,说我在这里参观。(大家笑)因为假如是试验都不合法,不能搁上桌子和这些东西,都不应该的。
作为中国声学界的大师,马大猷精心培育了很多学生,马先生的一丝不苟让学生们终生难忘 。
张家麓:考试不能是60分,他的要求很明确,得要80分,考不到80分要重考。
刘克:我们授学位的博士三年没有毕业的,田所长最短的也是四年,我是六年。
现在担任中国科学院声学研究所所长的田静就是马大猷当年的博士研究生。
1990年,读了两年半的田静还差半年就毕业了,他急切盼望着马先生询问自己毕业项目进展的情况。
田静:但是那个时候马先生好象是有意识地,他就不急于去看你的实验,所以就特别着急,就特别想请他去,他就是不着急。马先生还说你还要做,你要把那个事情能够搞透。
最后马先生对田静说了这样一句话:我希望我的学生都成为最好的,成为第一个发现真理的人。
田静:一般是我们研究到一定程度后,会发现一些问题,马先生说你还要继续深入下去。放弃了就可能失去一次发现科学真理的机会。
又经过一年多的潜心试验,田静终于举行了博士毕业论文答辩,虽然比别人晚毕业一年,这时他对马先生却只有衷心的敬佩和感谢。
田静:包括国外的一些同行看了以后,都认为我的论文写的不错,最后的半年实际上是做出了很多有意思的结果,前面的很多工作可以说是摸索的过
声学所工作人员:这里是亚洲最大的混响实验室,可以用来测量机器的声功率什么的。
这个实验室是马大猷二十世纪五十年代建立的。在这个特殊空间里,声音经过强化处理,听起来令人难以忍受。马大猷就是和这些非正常的声音打了60多年的交道。在40多年前的一次试验中,他右耳的听力严重受损。
马大猷:到飞机场去实验噪声,主要就是在钢板上边用大铁锤来打,那声音就非常大,主要是一边的耳朵听起来困难。
马大猷一生都致力于把嘈杂的声音变得清晰悦耳,自己却因此再也无法感受声音的美妙,连最喜欢的音乐也无法欣赏,他的世界从此变得格外寂静。而在这个宁静的小天地中,他的思考从未沉寂,他一生三分之二的工作是在六十岁以后完成的。
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