人民大會堂的音響設(shè)計(jì)者:聲學(xué)泰斗馬大猷

他是一位享譽(yù)世界的聲學(xué)泰斗。

他二十五歲時便成為哈佛大學(xué)第一位僅用兩年時間就拿到博士學(xué)位的人。

他被周總理親自點(diǎn)將,主持完成了北京人民大會堂的音響設(shè)計(jì)。

他在中國第一個提出與人們生活息息相關(guān)的噪聲污染問題。

北京中關(guān)村,馬大猷院士的家,整潔而簡樸。面積三十多平方米的書房,被兩排倚墻而立的書柜“擠”小了很多。九十多歲高齡的馬大猷,白發(fā)如銀,微笑著緩步走來,向筆者伸出熱情的雙手……

哈佛大學(xué)首位僅用兩年時間拿到博士學(xué)位的人

“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‘雄才’,上學(xué)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,其實(shí)‘大猷’也是‘雄才大略’之意……” 馬老從小時的起名說起,對他立志聲學(xué)科研的一生娓娓道來。

馬大猷的青少年時期,正是我國內(nèi)憂外患的年代。他目睹了日本侵略者的殘暴,更痛感國家貧弱招致的苦難,由此樹立起“科學(xué)救國”的信念。他以優(yōu)異的成績考取了北京大學(xué)物理系,畢業(yè)之后,又憑借自己的勤奮和聰穎,考上了清華大學(xué)留美公費(fèi)生。

馬大猷留學(xué)美國期間在加州和哈佛大學(xué)嶄露頭角。

1940年,他獲得哈佛大學(xué)博士學(xué)位時,年僅二十五歲。在哈佛大學(xué)三百多年的歷史中,本科畢業(yè)生能在兩年時間內(nèi)連續(xù)獲得碩士和博士學(xué)位,前所未有。在學(xué)習(xí)期間,他還取得了美國聲學(xué)界矚目的成就,確立了他在現(xiàn)代聲學(xué)研究中的歷史地位。但馬大猷時刻掛念著日寇鐵蹄下的祖國河山。他又何嘗不知道國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱、科研水平低,迫切需要各種人才復(fù)興民族大業(yè)呢?

不久,哈佛博士畢業(yè)的馬大猷面臨著兩種選擇:一是因?yàn)閲鴥?nèi)的戰(zhàn)事正緊,美國的同學(xué)勸他不要回國,并愿意把自己的獎學(xué)金給他,留下繼續(xù)搞科研;二是國民黨政府要在美國購買武器,希望既懂技術(shù)又懂英語的在美留學(xué)生幫助。馬大猷征求在國內(nèi)的恩師朱物華的意見,恩師告訴他不要為國民黨政府做事,希望他到當(dāng)時已并入西南聯(lián)大的清華大學(xué)工學(xué)院任教。此時他的老母尚在淪陷區(qū)被困,為了國為了家,馬大猷決定立即啟程回國。

告別哈佛的學(xué)友師長,馬大猷風(fēng)塵仆仆地踏上了歸國的旅程。

馬大猷回國途中,紐約正開世界博覽會,他在參觀時特別注意了貝爾實(shí)驗(yàn)室的“語言演示器”,那是世界上最早的語言合成器。“它比現(xiàn)在會說話的計(jì)算機(jī)差遠(yuǎn)了,但這個開始很重要,對后來語音計(jì)算機(jī)的發(fā)展影響也很大。”馬大猷說。

馬大猷還在鹽湖城參觀了摩門教堂。該教堂全是木結(jié)構(gòu),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,這是世界聲學(xué)意義上一座有名的建筑,馬大猷心存敬慕,默記在心。這也為他多年后主持北京人民大會堂的音響設(shè)計(jì),埋下了成功的伏筆。

半個多世紀(jì)之后,馬老回憶起當(dāng)年的選擇,依然深情無悔:“發(fā)展中國的聲學(xué)事業(yè),是恩師為我指出的專業(yè)方向,也是我愿意畢生為之奮斗的目標(biāo)。當(dāng)時獲得博士學(xué)位后馬上回國,主要是感到國家和民族正在遭受災(zāi)難,需要我馬上回去盡一份力。”

人民大會堂的音響設(shè)計(jì)保持了世界紀(jì)錄

1959年,周恩來總理親自點(diǎn)將,由四十四歲的馬大猷承擔(dān)人民大會堂的音響設(shè)計(jì)和施工任務(wù)。

不久,擔(dān)任中國科學(xué)院電子所副所長的馬大猷組織北京高校、建筑、廣播系統(tǒng)中的有關(guān)專家會聚在一起,研究討論人民大會堂的音響設(shè)計(jì)和施工方案。

這是馬大猷第一次看到設(shè)計(jì)圖紙。他被水天一色、滿天星斗的穹頂設(shè)計(jì)所震撼,同時也馬上意識到橢圓形的建筑設(shè)計(jì)給音響設(shè)計(jì)所帶來的麻煩。

“聲音傳播時最怕彎曲,一彎曲就發(fā)出回聲。在這個九萬平方米的弧形空間里,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的嗡嗡聲中,什么都聽不清楚。”而人民大會堂必須在“十一”之前完工,留給馬大猷解決問題的時間只有七八個月。

馬大猷的設(shè)計(jì)構(gòu)想是:不靠幾個大喇叭擴(kuò)音,而是用一套分散式聲源,在臺下每兩個座位前設(shè)置一個揚(yáng)聲器,這樣聽臺上講話就像從面前傳來一樣清晰,避免了巨大的回聲�？紤]到人民大會堂經(jīng)常舉辦大型文藝活動,欣賞音樂要求音效有一定的保真度,如果僅靠座位前的揚(yáng)聲器,效果不會很好。于是,馬大猷又設(shè)計(jì)了一個半分散式聲源。大會堂主席臺三十二米寬,左右兩個聲道中間再加一個聲道,傳播時間控制在二十分之一秒內(nèi),聲音聽起來就是連續(xù)的,即使是坐在最后一排的聽眾也不會受回聲的干擾。

1959年10月1日,黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人與來自各國的嘉賓會聚在人民大會堂。當(dāng)華燈齊放、優(yōu)美的樂聲傳遍整個大廳時,人們?yōu)檫@座恢弘壯麗的建筑發(fā)出了經(jīng)久不息的掌聲。

馬大猷和課題組從提出概念到設(shè)計(jì)模型,到最后完成大會堂的音響設(shè)備安裝調(diào)試,僅僅用了九個月時間。人民大會堂的音響設(shè)計(jì)和安裝,是新中國聲學(xué)界的第一次大工程,測試證明其音響的設(shè)計(jì)、處理是完全成功的。在此后每年的全國人大、政協(xié)會議以及各種大型文藝表演中,人民大會堂的音響均達(dá)到了理想的效果,兩套聲源系統(tǒng)也一直使用至今。

早年馬大猷曾去波蘭開過國際廣播會議,參觀過華沙人民宮,對其音響設(shè)計(jì)留下了很深的印象,但并沒有得到詳細(xì)的資料,設(shè)計(jì)北京人民大會堂,他只有靠務(wù)實(shí)的理論基礎(chǔ)加上張開的想象翅膀。

人民大會堂的音響設(shè)計(jì)效果超過了華沙人民宮,近半個世紀(jì)過去了,它至今仍經(jīng)得起歷史的考驗(yàn):世界上一直沒有比它更大的大會堂,當(dāng)然,到現(xiàn)在也一直沒有超過它的大會堂音響設(shè)計(jì)。

人民大會堂音響設(shè)備的設(shè)計(jì)和安裝,是中國聲學(xué)界的第一次大工程。在這之前,聲學(xué)從未在這么大的空間里得以應(yīng)用。而且誰能想到,當(dāng)時中國的聲學(xué)研究才剛剛起步三四年的時間,這對中國的聲學(xué)科研隊(duì)伍來說,也是一次演練和提高水平的難得機(jī)會。這一聲學(xué)工程的建成,使中國的聲學(xué)研究得到了世界同行的肯定。

自20世紀(jì)60年代開始,馬大猷以高度的社會責(zé)任感和強(qiáng)烈的愛國心,圍繞著國家發(fā)展“兩彈一星”的戰(zhàn)略目標(biāo),開展了一系列聲學(xué)方面的高端研究工作:

1961年,他總結(jié)了50年代領(lǐng)導(dǎo)開展低頻和大氣聲學(xué)記錄分析系統(tǒng)研究的經(jīng)驗(yàn)成果,向中科院寫出報告,提出開展核爆破偵察和聲學(xué)探測的科研任務(wù)。

在他的主持下,我國第一個次聲實(shí)驗(yàn)室,即核爆破偵察站于1963年在京郊香山建成。

1964年,在我國第一顆原子彈爆炸成功的同時,馬大猷組織了核爆破偵察研究,用次聲測定大氣層核爆炸的地點(diǎn)、時間和當(dāng)量。

1966年,馬大猷又承擔(dān)了導(dǎo)彈發(fā)射井吸聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 這些重大科研成果,使馬大猷成為我國戰(zhàn)略核武器制造方面的幕后功臣。

提出噪聲為環(huán)境污染“四害”之一

曾經(jīng)有一個時期,北京許多交通要道上都矗立著一個表牌,上面顯示著交通噪聲的強(qiáng)度,并且制定了交通噪聲的限制強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)——六十分貝。這和馬大猷不無關(guān)系,環(huán)境聲學(xué)的研究和廣泛應(yīng)用是馬大猷對國家和人民的又一大貢獻(xiàn)。 此后,國家發(fā)布了多項(xiàng)防治環(huán)境噪聲方面的法律法規(guī),使我國的環(huán)境噪聲防治工作走上了法制化、科學(xué)化的軌道。這些法規(guī)、條例中都包含了馬大猷的大量心血�！�