科学家精神 | 他是哈佛最快拿到博士学位的人，给人民大会堂装上了“嘴巴”

首都科普

“老科学家学术成长资料采集工程”（以下简称“采集工程”）于2010年正式启动，是经国务院批准，由中国科协牵头联合11家部委共同实施的一项科技历史人文工程。十余年来，已有近六百位老科学家接受采集，全国上百家单位投入采集工作，累计获得实物原件14万余件、数字化资料近34万件，音频资料近56万分钟、视频资料近47万分钟，已成为国内规模最大、内容最丰富、类型最广泛的科学家珍贵历史资料收藏工程，以及从事中国现当代科学史和科技人物研究、科学文化建设的重要平台，是弘扬新时代科学家精神的重要载体。本文系根据“采集工程”历史资料整理而成，在“中国科学家”公众号等平台发布，以飨读者。

1959年，周恩来总理亲自点将，让44岁的他承担人民大会堂的音响设计和施工任务。此时，距离国庆节，只有不到9个月的时间了。除了时间紧张，这项任务还有一个难点，就是没有机会反复实验，只许成功，不许失败！

同年10月1日，当党和国家领导人与来自各国的嘉宾会聚在人民大会堂，华灯齐放、优美的乐声传遍整个大厅时，人们为这座恢弘壮丽的建筑发出了经久不息的掌声。这时，中国的声学研究才刚刚起步了三四年。

这位临危受命，在短时间内便成功给人民大会堂装上“嘴巴”的人，就是国际著名声学家、我国著名物理学家和教育家，现代声学的重要开创者和奠基人——马大猷院士。

壹

哈佛第一个两年拿到博士学位的人

1915年，马大猷生于北京。他的少年时代正处于我国内忧外患时期，在亲眼目睹祖国的积贫积弱后，马大猷树立起了“科学救国”的信念。

少年马大猷

1936年，马大猷考取了清华大学留美公费生。按规定，出国之前需在国内准备一年，期间，他系统地研读了大量国外先进的学术文章，写出了总结报告《声学的发展和展望》，提出了该学科的两个值得关注的发展方向，一是利用双耳定位原理对飞机定位的“声定位器”，二是语言声的频谱分析。

次年，“七七事变”的爆发，险些打乱了马大猷的留学计划。他向梅贻琦校长申请暂不出国参加抗战。但梅校长经过考虑后，决定让他仍按原计划出国。

1937年12月，马大猷到达了美国洛杉矶加州大学（UCLA），开启了海外求学生涯。当时的加州大学规模很小，人际关系比较密切，大家经常在一起交流切磋。一次，同学博鲁特在研究中导出了一个用于声频范围内简正波频率分布的公式，大家都认为是一项非常突出的成就，但马大猷却感觉这一公式稍显繁复。第二天，马大猷在博鲁特的基础上，简化了公式，使计算更为简单。

在韩特教授家门前的合影（左二为马大猷）

1938年，马大猷转入哈佛大学，攻读硕士和博士学位。在这期间，他学习了物理系和通迅系的课程，跟随导师韩特和助教白瑞奈克参与“矩形室中声衰变的分析”课题，发表论文《矩形室内低频简正频率的分布》。这一研究成果在同年召开的美国声学学会年会上宣读后，引起了强烈反响，该公式也成为了理论声学的一个基本公式，迄今仍保留在声学教科书中。

白瑞奈克曾在自己的自传中写到：“我们开始让所有的墙面都是光的，接下来把一面墙用吸声材料全盖起来，确定声场是如何变化的。数学计算是很复杂的。所幸马加入了我们，他在帮助发展理论和进行计算方面起很大的作用。”

1939-1940年，马大猷顺利获得哈佛大学硕士和博士学位。之后，他婉拒了在美继续研究的邀请，回到了祖国，从此一直从事教育和科学研究工作。

马大猷获得博士学位照

贰

给人民大会堂装上“嘴巴”

1959年，为迎接建国十周年国庆，北京兴建十大建筑，在周恩来总理亲自点名下，人民大会堂音质问题交给了马大猷负责。

接到任务后的马大猷，立刻组织北京高校、建筑、广播等行业中的有关专家，一同研究讨论人民大会堂的音响设计和施工方案。

看了设计图纸后的马大猷，除了被水天一色、满天星斗的穹顶设计所震撼，同时也马上意识到椭圆形的建筑设计给音响设计所带来的麻烦。

“声音传播时最怕弯曲，一弯曲就发出回声。在这个九万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。”

他的设计构想是:不靠几个大喇叭扩音，而是用一套分散式声源，在台下每两个座位前设置一个扬声器，这样听台上讲话就像从面前传来一样清晰，避免了巨大的回声。考虑到人民大会堂还会经常举办大型文艺活动，这些活动对音质音效都有极高的要求，如果仅靠座位前的扬声器，效果不会很好。

于是，马大猷又设计了一个半分散式声源。大会堂主席台三十二米宽，左右两个声道中间再加一个声道，传播时间控制在二十分之一秒内，声音听起来就是连续的，即使是坐在最后一排的听众也不会受回声的干扰。

马大猷和课题组从提出概念到设计模型，到最后完成人民大会堂的音响设备安装调试，仅仅用了九个月时间。这次音响设计和安装，是新中国声学界的第一次大工程，测试证明其音响的设计、处理是完全成功的。

在此后每年的全国人大、政协会议以及各种大型文艺表演中，人民大会堂的音响均达到了理想的效果，两套声源系统也一直使用至今。

叁

一项成就，让他轰动了欧洲

“两弹一星”是对中国的安全和发展具有重大战略意义的一项工程，马大猷围绕这一工程开展了一系列与声学相关的研究工作。他先是总结了低频和大气声学记录分析系统研究的经验成果，提出开展核爆破侦察和声学探测的科研任务。之后他主持建立了我国第一个核爆破侦测站，并于1964年组织了第一颗原子弹爆炸的侦测和测定任务。

1966年，国家开展了导弹吸声系统的研制任务。导弹发射时所产生的噪音极强，功率足够开动一架大型飞机，同时还伴随着高温和潮湿。

在国际上，吸收声音主要依靠多孔性材料（如玻璃纤维、矿渣棉等），这种材料怕火且遇水易腐烂，并不适合特殊工程任务。马大猷经过思考后，提出了微穿孔板的想法。他牵头组织团队进行攻关，发明了耐高温、潮湿，具有高吸声系数且造价低廉的微穿孔板，超越了当时国际通用的多孔性吸声材料，在实际发射中发挥了良好作用。

中国科学院物理研究所第九研究室合影（二排左3为马大猷）

经过多年持续研究，马大猷阐述微穿孔板理论的第一篇论文，终于在1975年复刊的《中国科学》第一期上发表。该理论的确立，不单大幅简化了微穿孔板时的大量实验与计算，还解决了日后德国议会大厦的传声问题，大幅提高了我国声学学科在世界的影响力。

1992年，德国新议会大厦第一次启用，但议长刚说了一句话，会议厅里的扩音喇叭就没了声响，议员们只能看到他嘴巴的张合，却听不到内容。奇怪的是，经过检查，中央会议厅电源、音响设备、麦克风统统都没有问题。会议重开后，情况又一次重现，这到底是什么情况呢？

有关部门找到弗朗霍夫建筑物理研究所，希望能解决议会大厦的传声难题。恰巧，几位中国工程师正在与该所开展科研合作，他们听说了事情的原委后，与德国人一起，在5毫米厚的有机玻璃上，按一定比例打出直径0.8毫米的微孔，然后把微穿孔板准确地安装在会议厅窗前，顺利解决了议会大厦的回声问题。

中国工程师利用马大猷创立的微穿孔板消声理论，解决了议会大厦的传声难题，成了当时的大新闻。德国工程师联合会会刊尊称马大猷先生为声学大师。不久，弗朗霍夫建筑物理研究所教授福克斯博士专程飞赴北京拜访马大猷先生。

肆

“教授”至上，只讲“真话”

马大猷不喜欢“当官”。他曾说“我的思想里，大学最高的就是教授，而不是任何别的职位。我对做学问兴趣更大些，觉得更适合自己，这样对国家、对社会的贡献或许也会更大些。”

他治学严谨，指导的研究生达不到水平绝不让“出师”，也因此几十年间带的研究生不到40个，曾经有一位学生八年才得到硕士学位。马大猷认为只懂得听老师的话的学生不一定是好学生，这会局限到其未来的发展，因此他采用“放羊理论”指导学生学习——“给你无限的思考空间，像到辽阔无边的大草原上自由驰骋，寻找你要的水和草，等回过头来，再看看你找得对不对。”