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著名物理学家、大气电学家、中国水声事业奠基人 ——汪德昭院士

2022-06-07点击:11


【核心介绍】汪德昭院士为本刊题词:荟萃全球信息,严谨技术评论,立志使《现代科学仪器》成为管理的智囊,用户的向导和科技的创新之友。  


汪德昭院士 1905 12 20 日出生在江苏省灌云县。1912 年随父汪寿序(曾任北洋政府农林部主事)定居北京。1913 年至 1919 年就读北京师范大学附属小学和附属中学。1923 年考入北京师范大学物理系预科。毕业前一年被北京师范大学校长张贻惠破格聘为物理系助教。1933 10 月,前往欧洲布鲁塞尔大学学习一年法语。

1934 年 10 月,到法国巴黎大学郎之万实验室攻读研究生学位。1938—1956 年,汪德昭先后任法国国家科学研究中心副研究员、专任研究员、研究指导主任。1956 年从法国回到祖国,担任中国科学院原子能研究所研究员兼室主任,并兼任中国科学院器材局局长;1958 年出任中国科学院电子学研究所研究员兼副所长;1957 年当选为中国科学院学部委员(院士);1961 年加入中国共产党;1964 年中国科学院声学研究所正式成立,汪德昭担任首任所长,之后担任名誉所长;1981年写成了中国水声学的第一本专著《水声学》;1998 12 28 日在北京逝世,享年 94 岁。

留学法国 研究成果非凡

空气中大小离子平衡态的研究

1934 年 10 20 日汪德昭正式成为郎之万的研究生,于是郎之万把空气中大小离子平衡态的研究课题交给了他。为了摸清大小离子达到平衡态的规律,汪德昭建议在试验室里用人工的方法创造一个可以控制的环境,从实验和理论两个方面来系统地研究大、小离子的平衡态。这个建议得到了郎之万的同意和鼓励,汪德昭便开动脑筋,创造性地设计实验。在测量工作中,汪德昭创造性地应用了几种非常简单但又解决问题的方法。例如,为了测量悬浮质点的数目,他设计、创造了一种简便的光学与静电计相结合的仪器,既可以观察烟的浓

淡,又可以测出总电荷而计算出离子的数量;为了测量悬浮质点的大小,他采用了称量与计算结合的方法,求出了大离子直径的近似值是 2.59×105厘米;为了测量大离子的迁移率,他采用了交流电场法,观察大离子的正弦运动,得出其迁移率约为 3.6×105厘米1伏特1

1940 年,汪德昭以这项研究为主要内容写成论文,通过了法国国家科学博士学位的答辩。1945 年,法国科学院鉴于这项成果开创了精确研究大、小离子平衡态的方法,并建立了大、小离子平衡态的新理论,向汪德昭颁发了“虞格”奖金。这种奖金每年颁发一次,只发给一名有重要创造性研究成果的学者。1955 4 月,在爱尔兰首府都柏林召开的“国际凝聚核学术讨论会”上,平衡态理论被定为“郎之万-汪德昭-布里加理论”。现在,这个理论已成为大气电学中的经典理论。

除了大气电学的研究外,他还从事过“负光致效应”的证实、利用β射线控制造纸的厚度、液体对超声波的吸收、郎之万离子发生器、X 射线对超声振动状态压电晶体的衍射、关于放射锕的弱能量γ射线等方面的研究,以及设计制造了超灵敏度静电计和微量天平等,都取得了很好的成绩,受到法国科学技术界的赞扬。

在这期间,汪德昭还先后兼任过法国石英公司顾问、法国原子能委员会技术指导、英国同位素发展公司顾问等职。

发展国防水声学,建立中国水下万里长城

汪德昭于 1956 年底回国。1958 年初夏,被派往苏联进行水声学考察,以便组建并开展中国国防水声学研究。当时,发展国防水声学,建立起中国的水下万里长城——反潜探测系统,对中国是极为重要、具有战略意义的大事。考虑到这一点,汪德昭毅然接受任务,挑起重担。

汪德昭开创了中国水声学和国防水声学研究,创建、组织和直接领导了有关研究工作,创建和发展了中国第一支水声科技队伍,为中国物理学研究、国防科技和科学事业的发展作出了突出贡献。

培养人才,组建机构

从莫斯科考察归来,汪德昭调任中国科学院电子学研究所副所长兼七室主任,这个研究室就是国防水声研究室。汪德昭并没有挑选水声学的前沿课题,去追求自己在学术上的新建树,而是甘当“工作母机”,去遴选和培养国防水声学研究的骨干力量。经过周恩来总理批准,从重点高等院校抽调了 100 名还差半年或一年毕业的优秀在校大学生,提前毕业分配到中国科学院,参加水声学研究工作,通过实践边干边学。汪德昭亲自为这些学生上课,组织人员编写和翻译教材,并带领年轻人一点一点地研制实验设备。经过汪德昭的悉心指导和热情培养,中国逐步形成了一支能够“攻坚”的国防水声科研队伍,有些研究工作活跃在国际同类领域的前沿;当年被人称为“青苗”的 100 人中,有相当数量的人员具有国际学术声誉。

经过几年的筹备和充实,1964 7 1 日,以水声学为重点,包含声学各分支学科的综合性声学研究所——中国科学院声学研究所正式成立,汪德昭担任所长。此前,在他的筹划下,在中国先后建立起南海、东海和北海 3 个水声科学研究站。

参与中苏联合水声学考察

根据中苏两国政府和科学院的协议,中苏两国的水声学专家于 1960 1 月至 3 月,在中国南海联合进行了水声学考察。汪德昭自始至终领导和参与了考察中的水声学实验。为了全面掌握考察进程,除了事先与苏方共同商订考察计划外,汪德昭还要求各研究组每天填写“科学考察活动日志”,通过日志的积累和统计,为这次考察活动提供了宝贵的记录。由于中苏关系破裂,1960 3 月,参加考察的苏方科技人员要将万米的水声考察数据记录(电影胶片)带回苏联。汪德昭冷静沉着,处变不惊,复制考察数据记录。后经整理编写成 8 ——中国第一批水声学研究报告。据此汪德昭计算了中国主要的几种声纳的最佳频率,提供给海军设计使用。他还指出了中国南海海域若干特殊的水声情况,并提出对敌作战时,我方潜艇应采取的措施,供海军参考。

提出了中国水声学研究的指导思想

中国是世界最大的沿海国之一。北起鸭绿江口,南到北仑河口,海岸线长达 18000 多公里;同时,海况又比较特殊,无论是南海、黄海、东海还是渤海,沿岸水深一般不超过 200 米,大陆架一般宽达几十公里。针对中国海洋的实际情况,为了真正建立起反潜预警体系,汪德昭经过实地考察和深思熟虑,于 1958 年提出了中国国防水声研究的指导思想应当是“由近及远,由浅入深”,即先开展近海、浅海的水声特征的研究,而后再研究远海、深海的水声特征。实践证明,汪德昭提出的这个指导思想是行之有效的。几十年来,在他的指导下,中国许多浅海声场研究在国际上处于领先地位。

水声学基础研究硕果累累

汪德昭是一位实验物理学家,擅长动手做实验;同时又是一位非常重视基础研究和应用基础研究的科学家。他深知,没有雄厚的基础研究做后盾,是不可能更好地为声纳现代化服务的。声波的传播受海洋条件的影响很大,不进行大量的水声物理的理论和实验研究,就不能很好地设计与使用水声设备。因此,在他的指导下,声学研究所在水声学基础研究中取得了很多创造性的成果(从略)。

此外,他们还在浅海声场研究、低噪声信道、海洋内波对声场起伏的影响,以及远程混响模型等方面,取得了很大的成绩。对南海、东海、北海等 3 个主要海区的水声传播规律也积累了大量海上实验数据。为国内有关单位在设计和研制新型水声设备时采用;也为海军声纳的使用提供了依据。不少著名国际水声学家表示,中国的水声研究可能仅次于美国,比前苏联还强。美国高尔德(Gould)公司国际电子部的总裁曾公开表示,浅海声场方面最有发言权的是中国。几十年来,在他的指导下,中国许多浅海声场研究在国际上处于领先地位。

重视国产仪器发展,为水声学仪器现代化奋斗

我国仪器事业是在解放后从一穷二白基础上发展起来的。汪德昭一面指导青年人开展水声学的基础理论研究,一面继续组织力量,开展有关水声工程和设备方面的研究。70 年代,大规模集成电路和微处理机用于声纳,使声纳信号处理设备向智能化、通用化和积木化方向发

展。汪德昭及时抓住了这些特点,70 年代末,他自费从法国带回了微处理机,并很快改变了声纳信号处理设备,使声学研究所以信号处理设备为核心的声纳新技术研究进入了一个新的发展阶段。同时,他还狠抓了水声换能器及材料的研究。由他直接领导的换能器研究室,研制成了凹型弯张换能器,与国际上通行的凸型弯张换能器相比,具有很高的灵敏度、体积速度和抗静压强度,特别是凹型结构能利用多模式振动达到宽频带工作,在国际上处于领先地位。

由于这些工作,使声学研究所在国防建设和国民经济建设中做出了直接贡献。例如,极性相关和数字与波束定向技术已被国内普遍采用,诞生了中国第一台近岸水下预警声纳,结束了敌方潜艇在中国近海海域招摇而过的局面。20 号鱼雷声制导系统、鱼雷靶场跟踪系统、505 潜用综合声纳等,都在相应的岗位上发挥了各自的作用。在经济建设方面,利用水声自适应技术,研制出了一种十分灵敏而别致的报警设备。利用声纳技术研制出的 761 型波束渔探仪,不仅能搜索、跟踪鱼群,而且能在显示器上直观地指出鱼群的方位、距离和鱼群大小。沪渔 387 号渔轮在试用作业中,利用该渔探仪测到了 2000 米远处的大鱼群,结果一次网鱼 212 吨。QPY1 型浅地层剖面仪用于勘察水下地层结构,对港口建设、航道疏浚,以及铺设海底电缆等工程都能起到相当作用。中国太湖成因的勘察,就是由中国科学院南京地理研究所利用这种浅地层剖面仪完成的,从而使QPY1 蜚声海外。

1956 年汪德昭回国后曾担任过中国科学院器材局局长,中国仪器仪表学会理事长。他不但亲自研制水声仪器设备,而且大力宣传发展国产仪器重要性。以自己亲身经历细述了获诺贝尔物理学奖和化学奖中有四分之一以上是因仪器和测试方法创新而获得的,对国产科学仪器的振兴和发展起到了很好的促进作用。

他对于国内科学仪器期刊也给予大力支持。1991 9 月,欣然为《现代科学仪器》期刊题词:



汪德昭院士为本刊题词:荟萃全球信息,严谨技术评论,立志使《现代科学仪器》成为管理的智囊,用户的向导和科技的创新之友。



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