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汪德昭

汪德昭(1905年12月20日1998年12月28日),物理学家、大气电学家、中国水声事业奠基人,中国科学院学部委员(院士),中国科学院声学研究所第一任所长 [1]

1923年汪德昭考入北京师范大学物理系预科;1928年毕业前一年被破格聘为物理系助教;1933年前往比利时布鲁塞尔大学学习一年法语;1934年到法国巴黎大学郎之万实验室攻读研究生学位;1938年至1956年先后担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;1940年获得法国巴黎大学国家科学博士学位;1956年从法国回到中国,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年12月28日在北京逝世,享年94岁 [2]

1905年12月20日,汪德昭出生在江苏省灌云县板浦镇。

1912年,汪德昭的父亲汪寿序(号雁秋)曾任北洋政府农林部主事,携眷来到北京。

1913年,汪德昭进入北京师范大学附属小学接受正规的小学教育。

1919年,汪德昭升入北京师范大学附属中学。

1923年,汪德昭考入北京师范大学物理系预科。

1928年,汪德昭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,在此期间,他还兼任中国大学物理学讲师。

1933年10月,汪德昭前往欧洲,先在比利时布鲁塞尔大学学习一年法语。

1934年10月,汪德昭到法国巴黎大学郎之万实验室攻读研究生学位。P.郎之万(Langevin)交给汪德昭的第一个研究课题,是“低空大气层中大小离子平衡态的研究”。在郎之万的指导下,他经过周密的调查研究和分析,用人工方法创造了一个可以控制的环境,对大离子的半径、单位体积内的数目、迁移率等加以测定,并和郎之万一起推导出大离子的合成系数理论。

1938年,汪德昭先后担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(至1956年)。

1939年,郎之万推荐汪德昭到法国国家研究中心(C. R. S.)第四研究组参加战时科学研究,开始接触水声技术。

1940年,汪德昭根据这项研究成果写出论文,通过了巴黎大学国家科学博士学位的答辩,评议为“最荣誉级”。

1956年12月,已侨居法国的汪德昭放弃了在巴黎的丰厚待遇,以及事业、地位,偕同夫人和孩子,回到阔别了23年的北京。回国之后,汪德昭先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,经聂荣臻元帅推荐,汪德昭出任中国科学院电子学研究所研究员兼副所长,开始筹建中国国防水声学的研究工作。

1957年,汪德昭当选为中国科学院学部委员(院士)。

1961年,汪德昭加入中国共产党。

1964年,中国科学院声学研究所正式成立,汪德昭担任所长。

1981年,汪德昭同他的学生尚尔昌合作,写成了中国水声学的第一本专著《水声学》。

1984年,汪德昭改任中国科学院声学研究所名誉所长。

1998年12月28日14时零9分,汪德昭因病医治无效在北京逝世,享年94岁 [2]

科研综述

19381956年,汪德昭一直在法国国家科学研究中心任副研究员、专任研究员等职,后任研究指导主任。在此期间,他除了大气电学的研究外,还从事过负光致效应、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、RaD转换电子的绝对强度、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。

空气中大小离子平衡态的研究

1934年10月20日汪德昭正式成为郎之万的研究生,于是郎之万把课题交给了他。低空大气中存在有体积不同的大离子和小离子。这些大、小离子有的带有正电荷,有的带有负电荷,还有不带电荷的中性粒子,即通常所说的微小的悬浮质点。当它遇到带正电荷的小离子时,小离子会把自己的电荷给它,使它成为带正电荷的大离子;同样,如果遇到带负电荷的小离子,就会变成带负电荷的大离子。而正负大离子在大气中的迁移率是十分微弱的。据郎之万测定,在电压为1伏特时,每秒会移动0.003厘米,因而正负大离子本身相遇而发生电性中和的机会是极少的,可以忽略不计。所以,制约着大离子增长或消灭的,是带着电荷的小离子。而小离子的产生也不是无限制的,因此,在一定空间内,经过一定的时间后,其中的大离子本身的增长与消灭相等,大离子的数目是一个常数,于是就成为平衡状态。

为了摸清大小离子达到平衡态的规律,需要人们研究的是:大离子的数量与悬浮质点的数量、体积大小的关系,与小离子浓度的关系,以及大离子本身合成的系数,此外还包括,大离子的迁移率虽然微弱,但它的移动谱线是什么样的,等等。所有这些都需要通过测定,才能上升形成理论。而世界各地的测定值却相去甚远。为了解决这个难题,汪德昭花了几个月的时间进行文献调查研究和分析,认为各地区所测数据之所以有差异,首先是因为测定是在自然条件下进行的,各地条件不一,没有控制悬浮质点的体积、密度、电离强度,等等;其次是没有一套较完整的理论来描述大离子的合成机理。于是,他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。他用人工制成均匀的烟中的悬浮质点来获得大离子,而用X射线或放射性铍产生小离子。当大、小离子达到平衡态时,汪德昭进行测量,共测量了:(1)大离子的数量随悬浮质点数量而变化的情况;(2)大离子的数量随悬浮质点大小而变化的情况;(3)大离子的数量随小离子浓度而变化的情况;(4)大离子的合成系数随悬浮质点的大小而变化的情况;(5)大离子迁移率的谱。

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2.59×10-5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3.6×10-5厘米2秒-1伏特-1。

汪德昭应用这些方法在实验室实际测量的结果,各项参数和理论计算值很符合,而且是国际上发生争论的两大派所得数值(一派偏高,一派偏低)的平均值。与此同时,汪德昭还和郎之万共同推导出大离子合成系数理论,并应用于低空大气层中,解决了国际上争论多年的问题。

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年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。

“负光致效应”的证实

在一般情况下,光的辐射压力作用在空气中悬浮质点上时,质点会沿着力的方向产生运动。这种现象被称作“光致效应”。所谓“负光致效应”,则是指悬浮质点沿着力的相反方向运动。这种现象曾经引起A.爱因斯坦(Einstein)的重视。爱因斯坦在1939年7月10日写信给郎之万时曾提到,“这些效应至今还不能解释”。

“负光致效应”到底存在不存在?1946年过后不久,汪德昭决定用实验来回答这个问题。他精心设计了一个可以排除一切可能的外界干扰(包括电磁干扰)的高真空(达到10-6毫米汞柱)的实验装置,在其中进行的实验结果证明,负光致效应确实存在。至于其原因如何,尚待做出回答。当时,巴黎大学的光学专家、法国科学院院士J.卡巴纳(Cabannes)看了汪德昭的实验以后称赞说:“这是一个重要的关键性的实验。”

用β射线控制纸张和照相干板药膜厚度

汪德昭是早期探索把人工放射元素应用在工业上的科学家之一。1947年,他设计、试验应用β放射源于控制纸张的厚薄上。由于印制纸币对纸张的均匀度要求极高,于是,他把自己的设计最早用在造币纸的生产上。在纸的一面放置两台能量相同的β放射源,而在纸的另一面放置两台放射线接收计。当两台接收计的指针指示同一数字而且恒定不变时,表明纸的厚度是均一的。如果两台接收计指示的数字不一,则表明纸张两边的厚度不一;如果指示的数字有变化,则表明前后生产的纸张厚度不匀。应用这样一种简单的测量方法,保证了造币纸对厚度均一的要求。这种测量方法现在已推广到普通印刷机上。

1952年,汪德昭在法国的图鲁士城把这种测量方法用于控制照相干板药膜的厚度上。人们一般认为,干板的药膜经过放射线照射后会感光和变黑。汪德昭想,当放射线弱到一定程度而且扫描时间很短时,情况应当有所不同不会感光却能测出药膜厚度来。于是他做了多次实验,证明在弱放射性下干板药膜不会感光,照出的照片仍然有效。这项试验打破了人们的旧观念。

测出二硫化碳液体吸收超声波准确数据

郎之万是世界上第一个用压电晶体和当时刚刚发明不久的无线电高频线路相结合而产生稳定的大功率超声波的人。超声波在工业生产中可用于清洗、粉碎、探伤等,有着广泛的应用前景,所以各国科学家都很关心超声波在液体中能量被吸收的规律。当时,人们不仅按照斯托克斯-基尔霍夫(Stokes-kirchhoff)的超声吸收机理,算出了吸收系数的理论值,而且实际测定了多种化学物质的溶液(水、酸、碱、盐)吸收系数,结果二硫化碳的吸收系数的理论值与实验值相差较大,不同作者的实验值也很不相同。1946年,汪德昭利用在郎之万实验室的有利条件,对二硫化碳的吸收系数进行了测定。他采取各种措施排除干扰,采用非常纯的二硫化碳,把超声波的频率调整得非常准确,测出了二硫化碳液体吸收超声波的数值在频率N=1.63×106赫兹时,αa/N2=4.500×10-17。这个数值被超声工作者认同和采用。

学术论著

1 Ouang Te-Tchao(汪德昭).Sur la numération des particules en suspension dans l’air.Comptes Rendus de l’Academie des Sciences,1936,203:855857.

2 Ouang Te-Tchao.Sur la grosseur des particules de fumée mises en sus-pension dans l’air.C.R.del’Academie des Sciences,1937,204:852854.

3 Ouang TeTchaoet André Langevin.Sur l’état d’équilibre entre grosions et petits ions dans un gaz.C.R.de l’Academie des sciences,193 7,205:10491951.

4 Ouang Te-Tchao.Sur le spectre de mobilités des gros ions.C.R.del’Academie des Sciences,1938,206:239.

5 Ouang TeTchao et Anne Marie Moulin.Sur l’état d’equilibre entre grosions et ionsproduits par les rayons X dans un gaz.C.R.del’Academiedes Sciences,1938,205:14641466.

6 Ouang TeTchao et Le Boiteux.Sur la loi de répartition des mobilitésdes gros ions.Le Journal de Physique et le Radium,1938,9:501504.

7 Ouang Te-Tchao.Surla formation des gros ions dans les gaz en fonctionde la grosseur des particules en suspension.C.R.del’Academie des Sci-ences,1939,208:271273.

8 Ouang Te-Tchao et Le Boiteux.Sur le coefficient d’absorption des particules en suspension dans l’air par les petisions.C.R.de l’Academie des Sciences,1939,209:12881230.

9 Ouang TeTchao et Odette Thellier.Sur l’équilibre ionique dansl’atmosphére.C.R.de l’Academie des Sciences,1940,211:799801.

10 Ouang Te-Tchao.Sur l’électrisation des particules en suspension dansles gaz au moyen des ions produits par les rayons X ou par des corps ra-dioactifs.Annales de Physique,1941,16:102206.

11 Ouang TeTchao et J.Surugue.L’influence des ultrasons sur la diffrac-tion des quartz par les rayons X.Cahier de Physics,1943,8:55.

12 Ouang TeTchao,Jean Surugue et Tsien San-Tsiang(钱三强).Intensiteabsolue des electrons de conversion de RaD.C.R.de l’Academie desSciences.1943,217:535537.

13 Ouang Te-Tchao et Jean Surugue.Sur le rayonnement γ de faible energie du radioactinium.C.R.de l’Academie des Sciences.1944,218:591593.

14 Ouang TeTchao,J.Surugue et Perey.Sur l’intensite absolue des raiesde conversion interne du radioactinium.C.R.de l’Academie des Sci-ences,1944,218:591.

15 Ouang TeTchao et J.Surugue.Sur la diffraction des quartz en vibrationultrasonores par les rayons X.C.R.de l’Academie des Sciences,1946,222:11561157.

16 Ouang TeTchao.Sur la dispersion des ultrasons dans ie sulure de car-bone.C.R.de l’Academie des Sciences.1946,222:11651166.

17 Ouang Te-Tchao.Sur l’absorption des ondes u1trasonores par lesu1furede carbone.C.R.del’Academie des Sciences.1946,222:12151216.

18 Ouang Te-Tchao.Sur la photophoresenégative.C.R.de l’Academiedes Sciences.1950,230:15181520.

19 E.Montel et Ouang TeTchao.Sur l’Analyseur de Paul Langevin pourl’etude des mobilites des ions gazeux.C.R.de l’Academie des Sciences,1951,232:15431545.

20 Ouang Te-Tchao.Experiences et remarques sur la photophorése.C.R.de l’Academie des Sciences,1952,234:15421544.

21 Ouang Te-Tchao et E.Monte1.Action des rayons β de 204Tl et de 90Srsur les films photographiquesor dinaires.C.R.de l’Academies des Sci-ences,1953,237:800802.

22 Ouang Te-Tchao,E.Montel et P.Pannetier.Sur un electrometremonofilaire de grande sensibilité.Le Journal de Physique et le Radium,1953,14:627629.

23 Ouang Te-Tchao.Sur la mesure de la vitesse des ultrasons dans les liq-uides par des indicaeurs radioactifs.Le Journal de Physique et le Radium,1954,15:697.

24 E.Hontelet Ouang Te-Tchao.Sur la mobilité des ions dans l’air.leJournal de Physique et le Radium,1954,15:586587.

25 Ouang TeTchao.Technique du fil de Wollaston.Chapitre Ⅳ,Techniques du Laboratoire,C.N.R.S.1955.

26 Ouang TeTchao.Sur la mesure d’épaisseur des feuilles par l’absorptiondes rayons βemis par 60Co,90Sr et 106Ru.Le Journal de Physique etle Radium,1956,17:1019.

27 汪德昭.中国水声装备最佳频率。南海水声考察,1960,6:2328.

28 Ouang TeTchao,Shang Er-chang(尚尔昌),Gao Tian-fu(高天赋).Sound fluctuation and internal waves in sha11ow water.10thI.C.A.Sydney.1980,H13.2;声学学报,1981,4:209217.

29 汪德昭,尚尔昌合著.水声学(现代物理学丛书).北京:科学出版社,198L

30 汪德昭主编.英汉声学词汇.北京:科学出版社,1982.

31 Wang Te-Tchao(汪德昭),Shang Erchang(尚尔昌),Zhou Jixun(周纪浔),Li Bingchun(李秉春),Luo Ensheng(罗恩生),Zhang Yin(张寅).The spatial filtering of theacoustical normal mode in shallowwater.llthl.C.A.Paris,1983:351354.

32 Bao Xiaoqi(鲍小琪),Xu Qichang(徐其昌),Wang Dezhao(汪德昭).Vibration and acoustic radiation of piezoelec trictransducers.ScientiaSinica(Series A),1983,26:12851294.

33 郑肇本,黄曾,汪德昭.用极点方法识别水下目标.物理学报,1984,33:546.

34 汪德昭,赵克勇,关定华.法汉水声学词典.海洋出版社,1986.

35 Bao Xiaoqi(鲍小琪),Xu Qichang(徐其昌),Wang Dezhao(汪德昭).An analysis of acoustical scattering from elastic obstacles by finite andboundary element combination approach.Acta Oceanologica Sinica,1987,6:620629.

36 章力明,徐其昌,汪德昭.光纤偏振型声传感器.仪器仪表学报,1988,9:18.

培训骨干,组建机构

汪德昭于1956年底回国后,开始在中国科学院原子能研究所从事有关材料的研究。1958年初夏,汪德昭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。

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。这时,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。为了解决人员来源问题,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年7月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。在此之前,在他的筹划下,已在中国先后建立起南海、东海和北海3个水声科学研究站。

“文化大革命”中,声学研究所曾经三次改变隶属关系。1967年划归国防科委领导,1969年划归海军司令部七院领导,1970年10月,声学研究所被拆散,水声部分划归国家海洋局,其余超声和电声部分划归中国科学院物理研究所。1977年8月,汪德昭给邓小平写信,建议立即恢复声学研究所。邓小平采纳了他的建议,1979年1月,声学研究所恢复,汪德昭继续担任所长,直到1984年。

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年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”,主要内容是摘记每天执行的实验项目、内容、情况、参加人员等。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。

汪德昭注意利用一切机会培养青年人。考察期间,他组织苏联方面专家给青年讲课,以后又组织大家把讲课内容加以整理,编写成一本讲义,供学习参考之用。

由于中苏关系破裂,1960年3月,参加考察的苏方科技人员按照其政府的要求毁约回国,并要把上万米的水声考察数据记录(电影胶片)带回苏联。在这突如其来的事件面前,汪德昭冷静沉着,处变不惊,经过研究请示,他派人先期回到北京将资料加以复制,而后把原片按协议交给了苏方。事后,他又组织青年科技人员参加考察花了半年时间,把这些资料整理完毕,编写成8本水声学的考察报告中国第一批水声学研究报告。

根据联合考察的资料,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

水声学是研究水中声波的产生、传播、接收和计量等问题及其应用的一门学科。水中声波的速度依传播介质的性质和状态(如温度、盐度、压力)的不同而不同。人们可以通过设置在水下的声波传感器被动式声纳探测到潜艇航行时发出的声音,并辨别其所在的方向和距离,也可以用声纳探测鱼群或其他水下发声物体。

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。其中主要有:

(1)在简正波声场理论研究的基础上,严格证明了简正波-射线表达式之间的变换关系,并导出了简正波-射线混合公式,受到了国际水声学界的公认。这一理论不但为水声的系统设计提供了海洋声场直观的物理和信息图象,而且为系统最佳处理的方案设计和反演海洋中被测对象的信息特征提供了依据。

(2)在声场的时空实验方面,确定了声场时间和空间的相干范围,证实了浅海声场的横向相关性在一定范围内随传播距离增加而增加的结论。在国际上首次获得了130公里远程横向相关达600米的数据,为远场被动检测和测距的空间布阵接收设计提供了可靠的物理依据。

(3)在浅海声场中,海底的声学性质是一个关键性的影响因素。经对高声速海底的小掠角反射损失进行理论分析,得出了反射损失的频率关系,主要归因于粗糙表面的散射损失,为高声速海底小掠角反射特性的参数描写提供了理论基础。

(4)在海洋中,水温随深度增加而下降。但到一定深度以后,温度就不再随深度增加而降低。可是声速是随温度和静压力的增加而增加的。这样,在海洋深处就存在一种声道对声传播很有利的自然波导,声波可以在海洋深处传播得很远;而且在一定距离上,声波会聚焦在一起,会聚区的声强,要比在声速均匀的海水中声音按球面扩散的情况大百倍以上。这是有关深海声场研究中的一个重要课题。1978年,时年73岁的汪德昭,率领大批科技人员亲自登舰,在南海进行了中国第一次深海水声实验,他的学生张仁和发展了一种新的广义相积分近似,提出了“反转点会聚区”的概念,解决了反转点会聚区声场计算问题。同时,这一实验与理论预言相符,证实了中国南海深海中存在着很强的反转点会聚区。

除此之外,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。同时,他们对南海、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,许多数据、规律被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。

为声纳现代化服务

早在二次大战时期,汪德昭就随同郎之万一起,为法国的海军研制过大功率的声纳,提高了法国海军的反潜能力,为反法西斯战争做出过贡献。回国以后,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年代末,国际上声纳的信号处理发展有两个特点:一是将迅速发展的参量信号模型等统计信号处理技术用于声纳信号处理,以提高声纳对复杂环境的适应能力。二是将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。

水声换能器及材料的研究

同时,他还狠抓了水声换能器及材料的研究。由汪德昭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。

由于做了这些工作,声学研究所对国防建设和国民经济建设都做出了直接贡献。例如,在国防建设方面,他们研究的极性相关和数字与波束定向技术已被国内普遍采用。正是这些新技术,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。此外,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,很快就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。QPY-1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QPY-1蜚声海外。

汪德昭把自己半个多世纪从事科研工作的经验,归纳为“标新立异,脚踏实地;一丝不苟,自己动手”这样几句话。所谓标新立异,指的是研究工作一定要有创造性,不论是理论、实验、技术、方法还是工具,都应当有创造性。

汪德昭一生中发表的论著不算多,但他做的每一项实验,都比前人有所创新,因而每一篇论文都有自己的特点。前些年,他发现有的科技人员只追求论文的数量,做了一点儿工作,却可以写出3篇、4篇甚至5篇文章。他对此深为不安,马上发表了8点意见,指出科学家应对社会负责任,写学术论文应当强调创造性,而不能玩弄数学游戏,对一篇科学研究论文,加以改头换面、乔装打扮,变成好几篇论文,这种做法是不道德的。

汪德昭在战略上强调创造性,但在实际工作中,却非常强调脚踏实地,严肃认真,一丝不苟。他在审查研究生的论文时,不但要看选题、立论、实验、方法,就是对论文的遣词造句,乃至标点符号,都要认真推敲、修改。

汪德昭还特别重视实验技术,要求科研人员学会自己动手。1982年7月,在声学研究所研究生座谈会的发言中,他对研究生们讲的第一条意见,就是要求大家必须重视实验技术,培养自己动手的能力。对于这一点,汪德昭深有体会。1948年,他曾为法国原子能委员会设计研制了可以测量1000个电子的电荷的高灵敏度静电计,以及微量天平,得到国外著名科学家较高的评价。其中,高灵敏度静电计被命名为“居里-汪氏型”。1941年,I.居里(Curie)使用的一台德国造的静电计坏了,因战争无法再买新的,影响到研究工作,请汪德昭帮助修理。虽然汪德昭并没有修理过静电计,但经过细心琢磨,用1个月的时间,终于设法把直径仅1微米、肉眼几乎看不见的白金丝,焊在小小的铜柱上,使居里的研究工作得以顺利进行。自此,汪德昭修理仪器的声名大噪,不少科学家都来求他帮助修理当时战争状态下无法找到备用品的科研仪器。直到1991年8月,法国的研究与技术部长H.居里安(Curien)来华代表法国政府向汪德昭授勋时,在贺词中还提到了这件事,盛赞汪德昭具有一双巧手,并说:“汪是当时全法国能做这项工作的唯一的人”。

汪德昭先后担任中国科学技术协会的荣誉委员,中国声学学会理事长,中国仪器仪表学会理事长,中国物理学会副理事长,中国海洋学会副理事长,中国海洋湖沼学会副理事长;国防科工委水声学领导小组组长、顾问;国家科委海洋专业组成员;法国物理学会和法国声学学会的国外会员;英国《低频与振动》学报编委;第一、二、三、四届全国人民代表大会代表,中国人民政治协商会议第五、六届全国委员会常务委员、第七届委员。

汪德昭在家中排行第二。长兄汪德耀是生物细胞学家,早年赴法国勤工俭学,回国后曾任厦门大学校长、教授。他对汪德昭早年树立爱国思想及赴法留学的影响颇大。三弟汪德熙是核化学家,中国科学院学部委员,四弟汪德宣,早年学习生物学,后经商。

1937年,抗日战争爆发,汪德昭此时远在巴黎,无法直接抗击日本侵略者,便不遗余力地支持法国人民的反法西斯斗争。他知道,这也是对抗战中的祖国和人民的支持。

1940年法国战败,德国法西斯占领了法国,抓走了汪德昭的老师、“世界反法西斯同盟”委员会主席郎之万,投入巴黎的桑德监狱,只是慑于舆论,未敢对郎之万下毒手。维希傀儡政府也宣布取消郎之万的法国科学院院士的资格。这时,汪德昭却偏偏把自己的论文寄给郎之万签署意见,而后在法国科学院院报上发表(这份院报规定只发表有院士推荐的文章);他还邀请当时同在巴黎的钱三强也把论文寄给郎之万审阅,以扩大正义的声势。

郎之万入狱后,汪德昭时时惦记着郎之万,每逢节日,他总是想方设法给郎之万带去各种小礼物;有一年郎之万过生日,汪德昭还特意送去一尊中国的“老寿星”。郎之万1942年1月9日写信对汪德昭说:“……你所给予我的真诚友谊和珍贵物品,正在帮助我度过这漫长的流放生活,特别是你的友谊是我永远可以依靠的。……”

汪德昭治学严谨,讲课生动,又擅长动手做实验,所以深受同学们的尊敬和爱戴。

汪德昭所从事的大气中大小离子平衡态的研究成果,被国际物理学界认为是“目前普遍接受的郎之万-汪德昭-布里加理论”。开拓中国国防水声学事业,制定了中国水声学的研究发展战略;为国家培养了一大批水声学研究人才;领导实施了水下预警体系,完成了多种国防和民用水声先进设备的研制,为中国海军建设和声纳现代化做出了贡献。汪德昭院士为中国国防水声学事业的开拓和建设做出了突出贡献。

回国30多年来,汪德昭最突出的贡献是从无到有地开拓了中华人民共和国的国防水声事业,把中国科学院声学研究所建设成为享有国际声誉的研究所。他还根据中国海域的实际情况,制订了中国水声学“由近及远,由浅入深”的研究发展战略,培养了一大批水声学研究人才,其中有多人被外国专家称为“世界级专家”(World class expert)。

汪德昭是中国一位杰出的科学家,他对中国科学技术的发展,特别是对中国国防水声科学研究的贡献,将永远镌刻在中国科学技术发展的历史上。


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