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著名物理學家、大氣電學家、中國水聲事業奠基人 ——汪德昭院士

2022-06-07點擊:4


【核心介紹】汪德昭院士為本刊題詞:薈萃全球信息,嚴謹技術評論,立志使《現代科學儀器》成為管理的智囊,用戶的向導和科技的創新之友。  


汪德昭院士 1905 12 20 日出生在江蘇省灌云縣。1912 年隨父汪壽序(曾任北洋政府農林部主事)定居北京。1913 年至 1919 年就讀北京師范大學附屬小學和附屬中學。1923 年考入北京師范大學物理系預科。畢業前一年被北京師范大學校長張貽惠破格聘為物理系助教。1933 10 月,前往歐洲布魯塞爾大學學習一年法語。

1934 年 10 月,到法國巴黎大學郎之萬實驗室攻讀研究生學位。1938—1956 年,汪德昭先后任法國國家科學研究中心副研究員、專任研究員、研究指導主任。1956 年從法國回到祖國,擔任中國科學院原子能研究所研究員兼室主任,并兼任中國科學院器材局局長;1958 年出任中國科學院電子學研究所研究員兼副所長;1957 年當選為中國科學院學部委員(院士);1961 年加入中國共產黨;1964 年中國科學院聲學研究所正式成立,汪德昭擔任首任所長,之后擔任名譽所長;1981年寫成了中國水聲學的第一本專著《水聲學》;1998 12 28 日在北京逝世,享年 94 歲。

留學法國 研究成果非凡

空氣中大小離子平衡態的研究

1934 年 10 20 日汪德昭正式成為郎之萬的研究生,于是郎之萬把空氣中大小離子平衡態的研究課題交給了他。為了摸清大小離子達到平衡態的規律,汪德昭建議在試驗室里用人工的方法創造一個可以控制的環境,從實驗和理論兩個方面來系統地研究大、小離子的平衡態。這個建議得到了郎之萬的同意和鼓勵,汪德昭便開動腦筋,創造性地設計實驗。在測量工作中,汪德昭創造性地應用了幾種非常簡單但又解決問題的方法。例如,為了測量懸浮質點的數目,他設計、創造了一種簡便的光學與靜電計相結合的儀器,既可以觀察煙的濃

淡,又可以測出總電荷而計算出離子的數量;為了測量懸浮質點的大小,他采用了稱量與計算結合的方法,求出了大離子直徑的近似值是 2.59×105厘米;為了測量大離子的遷移率,他采用了交流電場法,觀察大離子的正弦運動,得出其遷移率約為 3.6×105厘米1伏特1。

1940 年,汪德昭以這項研究為主要內容寫成論文,通過了法國國家科學博士學位的答辯。1945 年,法國科學院鑒于這項成果開創了精確研究大、小離子平衡態的方法,并建立了大、小離子平衡態的新理論,向汪德昭頒發了“虞格”獎金。這種獎金每年頒發一次,只發給一名有重要創造性研究成果的學者。1955 4 月,在愛爾蘭首府都柏林召開的“國際凝聚核學術討論會”上,平衡態理論被定為“郎之萬-汪德昭-布里加理論”?,F在,這個理論已成為大氣電學中的經典理論。

除了大氣電學的研究外,他還從事過“負光致效應”的證實、利用β射線控制造紙的厚度、液體對超聲波的吸收、郎之萬離子發生器、X 射線對超聲振動狀態壓電晶體的衍射、關于放射錒的弱能量γ射線等方面的研究,以及設計制造了超靈敏度靜電計和微量天平等,都取得了很好的成績,受到法國科學技術界的贊揚。

在這期間,汪德昭還先后兼任過法國石英公司顧問、法國原子能委員會技術指導、英國同位素發展公司顧問等職。

發展國防水聲學,建立中國水下萬里長城

汪德昭于 1956 年底回國。1958 年初夏,被派往蘇聯進行水聲學考察,以便組建并開展中國國防水聲學研究。當時,發展國防水聲學,建立起中國的水下萬里長城——反潛探測系統,對中國是極為重要、具有戰略意義的大事??紤]到這一點,汪德昭毅然接受任務,挑起重擔。

汪德昭開創了中國水聲學和國防水聲學研究,創建、組織和直接領導了有關研究工作,創建和發展了中國第一支水聲科技隊伍,為中國物理學研究、國防科技和科學事業的發展作出了突出貢獻。

培養人才,組建機構

從莫斯科考察歸來,汪德昭調任中國科學院電子學研究所副所長兼七室主任,這個研究室就是國防水聲研究室。汪德昭并沒有挑選水聲學的前沿課題,去追求自己在學術上的新建樹,而是甘當“工作母機”,去遴選和培養國防水聲學研究的骨干力量。經過周恩來總理批準,從重點高等院校抽調了 100 名還差半年或一年畢業的優秀在校大學生,提前畢業分配到中國科學院,參加水聲學研究工作,通過實踐邊干邊學。汪德昭親自為這些學生上課,組織人員編寫和翻譯教材,并帶領年輕人一點一點地研制實驗設備。經過汪德昭的悉心指導和熱情培養,中國逐步形成了一支能夠“攻堅”的國防水聲科研隊伍,有些研究工作活躍在國際同類領域的前沿;當年被人稱為“青苗”的 100 人中,有相當數量的人員具有國際學術聲譽。

經過幾年的籌備和充實,1964 7 1 日,以水聲學為重點,包含聲學各分支學科的綜合性聲學研究所——中國科學院聲學研究所正式成立,汪德昭擔任所長。此前,在他的籌劃下,在中國先后建立起南海、東海和北海 3 個水聲科學研究站。

參與中蘇聯合水聲學考察

根據中蘇兩國政府和科學院的協議,中蘇兩國的水聲學專家于 1960 1 月至 3 月,在中國南海聯合進行了水聲學考察。汪德昭自始至終領導和參與了考察中的水聲學實驗。為了全面掌握考察進程,除了事先與蘇方共同商訂考察計劃外,汪德昭還要求各研究組每天填寫“科學考察活動日志”,通過日志的積累和統計,為這次考察活動提供了寶貴的記錄。由于中蘇關系破裂,1960 3 月,參加考察的蘇方科技人員要將萬米的水聲考察數據記錄(電影膠片)帶回蘇聯。汪德昭冷靜沉著,處變不驚,復制考察數據記錄。后經整理編寫成 8 ——中國第一批水聲學研究報告。據此汪德昭計算了中國主要的幾種聲納的最佳頻率,提供給海軍設計使用。他還指出了中國南海海域若干特殊的水聲情況,并提出對敵作戰時,我方潛艇應采取的措施,供海軍參考。

提出了中國水聲學研究的指導思想

中國是世界最大的沿海國之一。北起鴨綠江口,南到北侖河口,海岸線長達 18000 多公里;同時,海況又比較特殊,無論是南海、黃海、東海還是渤海,沿岸水深一般不超過 200 米,大陸架一般寬達幾十公里。針對中國海洋的實際情況,為了真正建立起反潛預警體系,汪德昭經過實地考察和深思熟慮,于 1958 年提出了中國國防水聲研究的指導思想應當是“由近及遠,由淺入深”,即先開展近海、淺海的水聲特征的研究,而后再研究遠海、深海的水聲特征。實踐證明,汪德昭提出的這個指導思想是行之有效的。幾十年來,在他的指導下,中國許多淺海聲場研究在國際上處于領先地位。

水聲學基礎研究碩果累累

汪德昭是一位實驗物理學家,擅長動手做實驗;同時又是一位非常重視基礎研究和應用基礎研究的科學家。他深知,沒有雄厚的基礎研究做后盾,是不可能更好地為聲納現代化服務的。聲波的傳播受海洋條件的影響很大,不進行大量的水聲物理的理論和實驗研究,就不能很好地設計與使用水聲設備。因此,在他的指導下,聲學研究所在水聲學基礎研究中取得了很多創造性的成果(從略)。

此外,他們還在淺海聲場研究、低噪聲信道、海洋內波對聲場起伏的影響,以及遠程混響模型等方面,取得了很大的成績。對南海、東海、北海等 3 個主要海區的水聲傳播規律也積累了大量海上實驗數據。為國內有關單位在設計和研制新型水聲設備時采用;也為海軍聲納的使用提供了依據。不少著名國際水聲學家表示,中國的水聲研究可能僅次于美國,比前蘇聯還強。美國高爾德(Gould)公司國際電子部的總裁曾公開表示,淺海聲場方面最有發言權的是中國。幾十年來,在他的指導下,中國許多淺海聲場研究在國際上處于領先地位。

重視國產儀器發展,為水聲學儀器現代化奮斗

我國儀器事業是在解放后從一窮二白基礎上發展起來的。汪德昭一面指導青年人開展水聲學的基礎理論研究,一面繼續組織力量,開展有關水聲工程和設備方面的研究。70 年代,大規模集成電路和微處理機用于聲納,使聲納信號處理設備向智能化、通用化和積木化方向發

展。汪德昭及時抓住了這些特點,70 年代末,他自費從法國帶回了微處理機,并很快改變了聲納信號處理設備,使聲學研究所以信號處理設備為核心的聲納新技術研究進入了一個新的發展階段。同時,他還狠抓了水聲換能器及材料的研究。由他直接領導的換能器研究室,研制成了凹型彎張換能器,與國際上通行的凸型彎張換能器相比,具有很高的靈敏度、體積速度和抗靜壓強度,特別是凹型結構能利用多模式振動達到寬頻帶工作,在國際上處于領先地位。

由于這些工作,使聲學研究所在國防建設和國民經濟建設中做出了直接貢獻。例如,極性相關和數字與波束定向技術已被國內普遍采用,誕生了中國第一臺近岸水下預警聲納,結束了敵方潛艇在中國近海海域招搖而過的局面。20 號魚雷聲制導系統、魚雷靶場跟蹤系統、505 潛用綜合聲納等,都在相應的崗位上發揮了各自的作用。在經濟建設方面,利用水聲自適應技術,研制出了一種十分靈敏而別致的報警設備。利用聲納技術研制出的 761 型波束漁探儀,不僅能搜索、跟蹤魚群,而且能在顯示器上直觀地指出魚群的方位、距離和魚群大小。滬漁 387 號漁輪在試用作業中,利用該漁探儀測到了 2000 米遠處的大魚群,結果一次網魚 212 噸。QPY1 型淺地層剖面儀用于勘察水下地層結構,對港口建設、航道疏浚,以及鋪設海底電纜等工程都能起到相當作用。中國太湖成因的勘察,就是由中國科學院南京地理研究所利用這種淺地層剖面儀完成的,從而使QPY1 蜚聲海外。

1956 年汪德昭回國后曾擔任過中國科學院器材局局長,中國儀器儀表學會理事長。他不但親自研制水聲儀器設備,而且大力宣傳發展國產儀器重要性。以自己親身經歷細述了獲諾貝爾物理學獎和化學獎中有四分之一以上是因儀器和測試方法創新而獲得的,對國產科學儀器的振興和發展起到了很好的促進作用。

他對于國內科學儀器期刊也給予大力支持。1991 9 月,欣然為《現代科學儀器》期刊題詞:



汪德昭院士為本刊題詞:薈萃全球信息,嚴謹技術評論,立志使《現代科學儀器》成為管理的智囊,用戶的向導和科技的創新之友。



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