馬大猷(1915—2012年)是國際著名聲學(xué)家、中國著名物理學(xué)家和教育家、中國現(xiàn)代聲學(xué)的重要開創(chuàng)者和奠基人、中國科學(xué)院院士。《科技導(dǎo)報(bào)》邀請(qǐng)中國科學(xué)院聲學(xué)研究所白國鋒研究員撰寫文章,概述了馬大猷院士的生平、學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)及其所代表的科學(xué)家精神。他畢生致力于聲學(xué)研究和教育事業(yè),在建筑聲學(xué)、環(huán)境聲學(xué)、語言聲學(xué)等領(lǐng)域取得了開創(chuàng)性成果,為中國聲學(xué)學(xué)科的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí),他胸懷祖國、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、勇于創(chuàng)新,體現(xiàn)了老一輩科學(xué)家的愛國精神與學(xué)術(shù)風(fēng)范。
撰文 | 白國鋒(中國科學(xué)院聲學(xué)研究所研究員)、程曉斌、楊軍、田靜
2022年8月,香山科學(xué)會(huì)議第S66次會(huì)議主題聚焦“創(chuàng)新發(fā)展噪聲科技,支撐建設(shè)‘寧靜中國’”,并提出了“寧靜中國”科技行動(dòng)計(jì)劃。中國科學(xué)院聲學(xué)研究所研究員田靜做主題報(bào)告,論述中國噪聲污染防治歷程和重大成就時(shí)反復(fù)提到一個(gè)人的名字,他就是中國現(xiàn)代聲學(xué)重要開創(chuàng)者和奠基人——馬大猷院士。
2025年3月5日,中國科學(xué)院聲學(xué)研究所召開“匯聲文化講壇弘揚(yáng)科學(xué)家精神系列之紀(jì)念馬大猷院士誕辰110周年”專題報(bào)告會(huì),眾多專家學(xué)者、研究人員和教育工作者回顧了馬先生從戰(zhàn)火紛飛年代毅然回國到開拓眾多聲學(xué)研究方向的光輝足跡,以及他對(duì)中國聲學(xué)事業(yè)的發(fā)展做出了開創(chuàng)性、引領(lǐng)性、前瞻性貢獻(xiàn)。
值馬大猷院士110年誕辰之際,為更深入地了解這位偉大的科學(xué)家及其為祖國聲學(xué)事業(yè)奉獻(xiàn)的一生,總結(jié)了馬大猷院士的卓越學(xué)術(shù)貢獻(xiàn),并展現(xiàn)了他求實(shí)創(chuàng)新、愛國奉獻(xiàn)的科學(xué)家精神,以期激勵(lì)廣大科技工作者奮力拼搏、勇攀科技高峰。
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生平與學(xué)術(shù)歷程
1.1 早年求學(xué)與海外深造
1915年,馬大猷出生于北京,自幼聰穎好學(xué)。1936年畢業(yè)于北京大學(xué)物理系,1年后赴美留學(xué),1938年師從聲學(xué)泰斗、哈佛大學(xué)教授F.V.亨特(F.V. Hunt),僅用2年時(shí)間就獲得哈佛大學(xué)博士學(xué)位。在美國期間,他深入研究聲學(xué)理論,并在建筑聲學(xué)領(lǐng)域嶄露頭角(圖1)。
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圖1 馬大猷(左二)早年在美國哈佛大學(xué)求學(xué)
1.2 歸國報(bào)效,發(fā)展現(xiàn)代聲學(xué)
1940年,正值中國抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的艱難時(shí)期,馬大猷毅然放棄國外優(yōu)渥條件回國,先后在西南聯(lián)合大學(xué)、北京大學(xué)等校任教,培養(yǎng)了大批物理學(xué)和聲學(xué)人才。新中國成立后,他參與制定《1956—1967年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要》(簡(jiǎn)稱“十二年科技規(guī)劃”)。在“向科學(xué)進(jìn)軍”的征程中,他提出了中國現(xiàn)代聲學(xué)的發(fā)展規(guī)劃(圖2)。1958年起,他積極參與并主持了中國科學(xué)院電子學(xué)研究所的聲學(xué)學(xué)科建設(shè),以及隨后的聲學(xué)研究所的籌建,推動(dòng)了中國聲學(xué)研究的系統(tǒng)化發(fā)展。
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圖2 1956 年“十二年科技規(guī)劃”討論會(huì)上,周恩來總理與部分學(xué)部委員親切交談丨左起:周恩來總理、孟昭英、梁思成、馬大猷
1.3 科學(xué)研究與聲學(xué)事業(yè)
馬大猷在聲學(xué)、無線電學(xué)、電磁學(xué)和微波理論等領(lǐng)域都作出了創(chuàng)新性成就,1955年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員(院士),是當(dāng)時(shí)最年輕的學(xué)部委員之一(圖3)。馬先生為中國現(xiàn)代聲學(xué)的發(fā)展作出了不可磨滅的卓越貢獻(xiàn),是中國現(xiàn)代聲學(xué)的重要開創(chuàng)者和奠基人、國際上享有盛譽(yù)的聲學(xué)家,從他的聲學(xué)事業(yè)可以看出中國現(xiàn)代聲學(xué)發(fā)展的縮影。
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圖3 馬大猷中國科學(xué)院學(xué)部委員聘任書(中國科學(xué)家博物館收藏)
在他的努力和組織下,1987年國際噪聲控制工程大會(huì)(Inter Noise)和1992年國際聲學(xué)大會(huì)(ICA)先后在中國召開,國內(nèi)參會(huì)代表和論文均占總數(shù)的1/2左右。以馬先生為代表的中國聲學(xué)成就和科研水平受到國際同行矚目,中國開始成為事實(shí)上的國際“聲學(xué)大國”。
馬先生晚年仍堅(jiān)持科研工作,指導(dǎo)研究生。2012年,馬大猷在北京逝世,享年97歲,但他留下的學(xué)術(shù)遺產(chǎn)和精神財(cái)富仍深刻影響著聲學(xué)界,如他發(fā)明的微穿孔板理論時(shí)至今日還是噪聲控制領(lǐng)域的熱點(diǎn),其衍生結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)應(yīng)用不斷發(fā)展。在他逝世十幾年后,幾乎每一屆國際聲學(xué)大會(huì)、國際噪聲控制工程大會(huì)和國際聲學(xué)與振動(dòng)大會(huì),仍會(huì)有關(guān)于他學(xué)術(shù)理論的專題論文或者紀(jì)念專題。
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科學(xué)研究領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)
馬大猷在科學(xué)研究領(lǐng)域的方向很多,在聲學(xué)、無線電學(xué)、電磁學(xué)、微波理論、科學(xué)史以及科技戰(zhàn)略方面都有卓越貢獻(xiàn)。限于篇幅,本文主要介紹他在聲學(xué)領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn),他在聲學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究涵蓋建筑聲學(xué)、環(huán)境聲學(xué)、語言聲學(xué)、強(qiáng)聲學(xué)和非線性聲學(xué)等領(lǐng)域,其貢獻(xiàn)不僅具有理論價(jià)值,還在工程實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。
2.1 建筑聲學(xué)與房間聲學(xué)
馬大猷是中國建筑聲學(xué)的奠基人,他在20世紀(jì)40年代提出了“房間聲學(xué)簡(jiǎn)正波理論”,系統(tǒng)地解釋了封閉空間內(nèi)的聲場(chǎng)分布規(guī)律,提出的簡(jiǎn)正波分布修正公式形式簡(jiǎn)潔,物理概念清晰,成為聲學(xué)經(jīng)典公式,為建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)提供了重要理論依據(jù),這一理論被廣泛應(yīng)用于人民大會(huì)堂等重大建筑的聲學(xué)設(shè)計(jì)中,成功解決了世界最大禮堂——人民大會(huì)堂的音質(zhì)問題。
2.2 環(huán)境聲學(xué)與噪聲控制
在工業(yè)化和城市化進(jìn)程中,噪聲污染成為重要環(huán)境問題。馬大猷率先在國內(nèi)開展噪聲控制研究,提出了一系列降噪技術(shù),領(lǐng)導(dǎo)建立了較為完善的系列環(huán)境聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn),推動(dòng)完成了國家和地方各層級(jí)的噪聲污染防治法規(guī)體系。他創(chuàng)建的微穿孔板吸聲理論,已經(jīng)成為噪聲控制領(lǐng)域的經(jīng)典理論,被廣泛應(yīng)用于地鐵、機(jī)場(chǎng)、工廠等場(chǎng)所的噪聲治理,他的工作為中國環(huán)境聲學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
2.3 強(qiáng)聲學(xué)與非線性聲學(xué)
面向國家戰(zhàn)略需求,馬大猷最早組織研發(fā)成功萬瓦級(jí)氣動(dòng)揚(yáng)聲器,建造了聲級(jí)120~180 dB的強(qiáng)聲行波管、駐波管與混響室,并開展了航空航天材料的聲疲勞試驗(yàn)及應(yīng)用服務(wù)。他對(duì)非線性駐波的研究取得了重要突破,從理論上揭示了強(qiáng)聲能量由基頻向諧波的非線性轉(zhuǎn)移、耗散與阻斷機(jī)理,國際上認(rèn)為他做到了別人想做而沒有做到的事情。
2.4 語言聲學(xué)與語音編碼技術(shù)
1958年,馬大猷提出開展人機(jī)對(duì)話和智能計(jì)算機(jī)研究,并組織進(jìn)行了漢語語音分析、識(shí)別和合成的研究。1961年,完成了10個(gè)元音的識(shí)別,是早期語音識(shí)別研究的重要里程碑。他指導(dǎo)研究生在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)微機(jī)特定人口語指令識(shí)別系統(tǒng),在國際語音識(shí)別研究中處于領(lǐng)先地位。他領(lǐng)導(dǎo)的語言合成研究先后研制出三代聲碼器,為中國專用通信事業(yè)做出了重要貢獻(xiàn)。
2.5 大氣聲學(xué)與次聲學(xué)
馬大猷率先提出開展次聲監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程大氣聲傳播研究的建議,組織研發(fā)成功次聲傳感器與大范圍的次聲監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng),對(duì)核爆炸等人類行為與火山爆發(fā)、地震、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害產(chǎn)生的次聲波在大氣中的傳播進(jìn)行了系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究,獲得了重要的數(shù)據(jù)與一系列成果。
在馬大猷的推動(dòng)下,中國聲學(xué)領(lǐng)域的學(xué)會(huì)、學(xué)報(bào)、聲學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化以及人才教育等方面也得到迅速發(fā)展。有鑒于其在聲學(xué)領(lǐng)域的重要貢獻(xiàn),馬大猷先后獲全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)、中國科學(xué)院重大成果獎(jiǎng)、國家自然科學(xué)獎(jiǎng)、德國夫瑯和費(fèi)協(xié)會(huì)金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)潞秃瘟汉卫茖W(xué)進(jìn)步獎(jiǎng)。
馬大猷不僅是一位國際聲學(xué)界的大家,還是一位偉大的科技戰(zhàn)略家。他在客觀評(píng)價(jià)科技發(fā)展的成就與問題、基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的辯證關(guān)系、科研管理方法等都有深刻的見解。在科技發(fā)展的國家政策中,他一直堅(jiān)持“靠引進(jìn)是解決不了核心技術(shù)問題的,”他認(rèn)為:“只能自己去創(chuàng)造。……在開發(fā)中掌握核心技術(shù),當(dāng)然要交‘學(xué)費(fèi)’”。他的科研理念與目前國際貿(mào)易戰(zhàn)被“卡脖子”的現(xiàn)象都說明了科學(xué)研究中要堅(jiān)持高水平自立自強(qiáng)的重要性。
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愛國創(chuàng)新的科學(xué)家風(fēng)范
馬大猷不僅是一位杰出的科學(xué)家,更是愛國知識(shí)分子的典范。他的精神品質(zhì)主要體現(xiàn)在以下方面。
3.1 心系祖國,為國奉獻(xiàn)
1935年,當(dāng)華北陷入危機(jī),馬大猷作為北京大學(xué)的學(xué)生毅然參加了愛國學(xué)生運(yùn)動(dòng)“一二?九運(yùn)動(dòng)”。1938年就讀哈佛大學(xué)期間積極參加華僑組織的“一碗飯運(yùn)動(dòng)”,為救濟(jì)抗日戰(zhàn)區(qū)的難民募捐。在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,許多學(xué)者選擇留在海外,但馬大猷懷著報(bào)國之志回到祖國,在西南聯(lián)合大學(xué)任教,以實(shí)現(xiàn)教育救國的理想。他在戰(zhàn)火紛飛的條件下堅(jiān)持科研和教學(xué),并成為西南聯(lián)合大學(xué)最年輕的教授。
盡管當(dāng)時(shí)生活極為艱難困苦,他在抗戰(zhàn)時(shí)期仍堅(jiān)持開展相關(guān)應(yīng)用研究,馬大猷設(shè)計(jì)了一種低頻聲波接收器,可以用來監(jiān)聽日本軍隊(duì)的活動(dòng)。到20世紀(jì)60年代,這一概念發(fā)展為可偵察大氣層核爆炸和地震波的電容次聲接收器,1964年執(zhí)行中央專委320任務(wù)——大氣核爆炸次聲偵察任務(wù),這也是中國次聲學(xué)研究的開端。科學(xué)無國界,科學(xué)家有祖國。這種家國情懷貫穿了他的一生(圖4)。
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圖4 馬大猷先生關(guān)于320任務(wù)的手記
3.2 勇于創(chuàng)新,敢為人先
2005年,馬大猷在《光明日?qǐng)?bào)》發(fā)表《國家實(shí)力根本源于基礎(chǔ)研究》一文。文中寫道:“現(xiàn)在的科學(xué)家大多只知道直接為生產(chǎn)服務(wù)是研究工作,不知?jiǎng)?chuàng)新,更不知基礎(chǔ)研究。”“有時(shí)看到一些科學(xué)家為引進(jìn)日本產(chǎn)品還是德國產(chǎn)品而爭(zhēng)論,我臉都紅了。難道我們新中國成立50余年,科學(xué)水平就是這樣?科學(xué)家就干這個(gè)?”
在科學(xué)研究領(lǐng)域,馬先生不迷信權(quán)威,敢于提出新理論。例如,他提出的“微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)”突破了傳統(tǒng)吸聲材料的局限,成為國際聲學(xué)界的重要?jiǎng)?chuàng)新。在2021年國際噪聲控制工程大會(huì)上,專題回顧了噪聲控制工程領(lǐng)域7篇有影響力的經(jīng)典文章,馬先生創(chuàng)立的“微穿孔板寬帶吸聲理論”(1987年)與“矩形房間聲衰變理論”(1939年)均位列其中。馬大猷一生勇于創(chuàng)新,晚年他給時(shí)任國務(wù)院總理溫家寶寫信,呼吁加強(qiáng)基礎(chǔ)研究工作,提高國家自主創(chuàng)新能力,溫家寶總理回信批示表示贊成和支持。
3.3 嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué),精益求精
馬大猷治學(xué)極為嚴(yán)謹(jǐn),注重實(shí)驗(yàn)與理論的結(jié)合。他的許多研究成果都經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證,確保科學(xué)性和可靠性。20世紀(jì)50年代,馬大猷創(chuàng)立的中國科學(xué)院聲學(xué)研究所聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室,也是中國第一個(gè)專業(yè)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室。1966年為了了解噪聲污染情況,他組織了第一次北京市交通噪聲調(diào)查研究,1972年開展了地鐵噪聲的控制研究,積累了大量可靠的噪聲數(shù)據(jù),1973年第一次全國環(huán)境保護(hù)會(huì)議上,他提出在廢水、廢氣、廢渣之外,應(yīng)將噪聲列為環(huán)境污染四害之一。
由于經(jīng)常參加噪聲實(shí)驗(yàn)和測(cè)量,他的耳朵聽力受到一定損傷,但仍然堅(jiān)持科學(xué)研究。1975年,在《中國科學(xué)》發(fā)表了關(guān)于微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)理論的論文,后期又進(jìn)行了應(yīng)用環(huán)境等多方面的深入拓展研究。2000年,馬大猷85歲,他又發(fā)展了微穿縫吸聲體理論,他從不滿足已取得的成果而止步不前。
3.4 甘為人梯,培養(yǎng)人才
馬大猷十分重視人才培養(yǎng),先后指導(dǎo)了數(shù)十名博士生和碩士生,其中許多人成為中國聲學(xué)界的骨干力量(圖5)。他倡導(dǎo)“教學(xué)相長(zhǎng)”,鼓勵(lì)青年學(xué)者獨(dú)立思考,推動(dòng)了中國聲學(xué)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在人民大會(huì)堂音質(zhì)設(shè)計(jì)中,當(dāng)時(shí)國內(nèi)并沒有專門的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)人員,馬大猷作為負(fù)責(zé)人組織了全國許多單位的人員參加并進(jìn)行指導(dǎo),由于條件有限,經(jīng)常晚上等工人停止施工后才進(jìn)行聲學(xué)測(cè)試,雖然工作非常辛苦,可是大家都很高興,因?yàn)楣ぷ髦锌梢詫W(xué)習(xí)到許多新東西,其中許多人后來都成為國內(nèi)著名的建筑聲學(xué)專家。1965年,為了造福社會(huì),呼吁重視噪聲問題,他組織了全國范圍內(nèi)的噪聲培訓(xùn)班,為各部門開展噪聲控制工作培養(yǎng)了干部。
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圖5 馬大猷先生與學(xué)生田靜做實(shí)驗(yàn)
中國科學(xué)院院士吳碩賢撰文回憶恩師稱:馬先生“熱心培養(yǎng)子弟,樂于扶掖后學(xué),是永遠(yuǎn)值得我們學(xué)習(xí)的楷模”。中國噪聲控制領(lǐng)域著名專家程明昆研究員回憶恩師說:“感受到先生對(duì)學(xué)生要求不僅嚴(yán)格,做到因材施教、言傳身教,同時(shí)對(duì)學(xué)生愛護(hù)有加,關(guān)愛備至。”
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影響與傳承
馬大猷的學(xué)術(shù)成就和科學(xué)家精神對(duì)中國聲學(xué)乃至整個(gè)科技界產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響:他推動(dòng)了中國聲學(xué)從無到有的發(fā)展,使中國在聲學(xué)領(lǐng)域躋身世界前列;他的理論被廣泛應(yīng)用于建筑、環(huán)保、國防等領(lǐng)域,產(chǎn)生了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益;他的愛國情懷、治學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神激勵(lì)著新一代科技工作者。
直到今天他的學(xué)術(shù)成果仍在世界范圍內(nèi)不斷發(fā)展,全國聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、中國聲學(xué)學(xué)會(huì)、聲學(xué)學(xué)報(bào)和中國科學(xué)院聲學(xué)研究所等學(xué)術(shù)和科研機(jī)構(gòu)仍在延續(xù)他的學(xué)術(shù)理念,推動(dòng)國家聲學(xué)研究與技術(shù)的進(jìn)步。在新時(shí)代背景下,我們更應(yīng)學(xué)習(xí)他的愛國情懷、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)態(tài)度以及一生創(chuàng)新的科學(xué)家精神,為建設(shè)科技強(qiáng)國貢獻(xiàn)力量。
本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)“科技導(dǎo)報(bào)”,原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》2026年第4期《馬大猷:一生創(chuàng)新的科學(xué)家》。
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