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魏荣爵

魏荣爵(1916.9-2010.4),男,湖南省邵阳市人 [1] 。民盟会员,南京大学声学所教授,中国著名声学家 [2] 。中科院资深院士。曾任中国声学学会名誉理事长、美国声学学会会士;国际非线性声子、声学教育等委员会委员、全国人大第三届代表、全国政协第五、六、七届委员。

1945年到芝加哥大学和伊利诺大学主攻核物理,获博士学位。1951年,他克服重重阻挠回到祖国,1952年担任南京大学物理系主任,1954年在南京大学创建中国第一个声学专业,建立了南京大学的消声实验室和混响实验室 [3] 。最早提出用语噪声法测量汉语平均谱,研究了混响及噪声对汉语语言通信的影响。

1916年9月魏荣爵出生于湖南省邵阳市,是清代著名学者魏源的后裔 [4] 。其父早年留学日本,参加同盟会,与蔡锷将军是同窗好友。魏荣爵幼年随家迁往北京,小学毕业后就读上海。刚进入“十里洋场”的上海时,所有课本均为英文,他一时措手不及,上课听不懂,下课后茫茫然,但他知难而进,用了3个月的时间进行苦读和钻研,第二学期他的英语成绩一跃为全班第一。魏荣爵虽然出身世家,但他进入中学后家境逐渐衰落,以致上大学后不得不以稿酬和做家庭教师来维持学业和生计 [5]

1933年魏荣爵考入金陵大学物理系,1937年获南京金陵大学(1952年并入南京大学)物理系理学士学位 [6]

1938~1945年 在重庆南开中学、金陵大学任教。

1945年以优异的数理、英语成绩考取出国留学,到芝加哥大学和伊利诺大学主攻核物理、获博士学位 [7]

1945~1947年 美国芝加哥大学、伊利诺大学研究生,1947年获理学硕士学位。

1950年 获美国洛杉矶加州大学(UCLA)哲学博士学位(Ph.D.)。

留学期间,依靠有限的奖学金,生活非常俭朴。艰苦的条件激发了他对科学技术的追求,磨炼了他锐意进取和坚韧不拔的毅力,经过半个多世纪的奋斗,他在工作中取得了累累成果,成了一位蜚声国内外的声学专家。

魏荣爵早在国外攻读博士学位期间,就利用分子弛豫概念和核物理液滴模型,发展了低频声波在水雾的传播理论,并用实验加以验证。这一理论考虑了水滴在声场中的相变,从根本上更正了德国K.L.奥斯瓦底希(Oswatitsch)理论中的错误之处。

从当时核物理中发展不久的闪烁计数器得到启发,他后来又设计出雾滴计数器,为测定水雾参量提供了新的技术,还在理论和实验上探讨了含超小雾滴空气中声传播规律,得出了适用于各种粒度水雾中声传播吸收的普遍公式。该成果从理论和实验方面都做了开拓性工作。前不久美国出版的《应用物理百科全书》中,魏荣爵的这项研究成果被收录在“大气声学”一章里,用来阐述水雾的形成和消散机理以及相应的测定方法。

1951年,他响应周恩来总理向海外学者发出归国参加祖国建设的号召,婉言谢绝了导师的多次挽留,放弃了海外的研究条件和优厚待遇,携夫人陈其恭(原南京大学气象系教授)和尚在襁褓中的女儿,冲破重重阻挠回到祖国,到南京大学担任教授,从事教学和科研工作。

1951~1952年任南京大学教授,兼金陵大学教授 [8]

1952~1984年任南京大学物理学系主任。

1978~1992年任南京大学声学研究所所长。

1980年当选为中国科学院(数理学部)学部委员(院士)。

2010年4月6日10时47分,我国著名物理学家,中国科学院院士,中国民主同盟盟员,南京大学物理学院教授魏荣爵先生,因病医治无效,在南京逝世,享年94岁。

魏荣爵回国到南京大学后,先后任物理系主任、声学研究所所长等职,担任过核物理学、电磁学、数学物理方法、声学等多门课程的讲授。他讲课条理清楚,生动有趣,凡听过他课的教师和学生,对他严密而深入浅出的论述都很敬佩。他常常教育学生,不要光着眼一专一业,要扩大视野,拓宽知识面,注意相关学科间的关系,既要学习外国的先进经验,还要赶超外国的先进水平。他是这样说的,也是这样做的。

1954年,成立声学教研室,魏荣爵任室主任,在物理专业中建立了中国第一个声学专门组,70年代末成立声学研究所,90年代发展成近代声学国家重点实验室。魏荣爵对此发展作出了卓越的贡献。南京大学的消声实验室和混响实验室是在魏荣爵亲自指导下建立,消声实验室的声学性能和设计均达到国际水平。他曾应邀参加福建前线部队对台湾广播用的远射程扬声器的设计,效果达10公里,受到有关部门的表扬。结合这一设计,魏荣爵又设计了一个直径为一米的铁球,在球心激发径向波,同时改变球壳内的含水气量以测量声波衰减和空气相对湿度的关系。该成果成为建国10周年声学成就之一,7年以后美国声学家C.M.哈里斯(Harris)才发表类似设计和所取得的研究成果。魏荣爵还指导南京大学声学组为上海电影制片厂及译制厂录音棚、上海文化广场和同济大学新建大教室进行音质测试。他首先对国产吸声材料和吸声结构进行了较系统的测量,并亲自参加了首都国庆10周年工程的声学设计。

魏荣爵研究声学虽涉及电声学、建筑、语言、分子、低温、表面波、超声等方面,但他的主要成就之一是声波在水雾中传播的研究。

德国物理学家K.L.Oswatitisch曾提出声波在水雾中传播存在低频反常吸收的理论,魏荣爵的导师V.0.Knudsen也在实验室观察到有这个现象存在。魏荣爵在学位论文中要求做这个题目。他采用Knesel。分子热弛豫吸收用于该问题研究中,指出奥氏理论计算中的错误,并进行了实验验证,后称奥一魏理论。

此后在70年代中,有国外作者认为魏荣爵的理论对超小(即亚微米级)雾滴不适用。魏荣爵又与当时两位研究生从实验及理论上进行细致探索,除对该理论及实验进行否定外,并推演出普适于各种雾滴粒度与声波频率的普适理论。以上两项工作,前者作为总结与指导性论文载入美国1981年声学学会杂志,后者也载人1987年该杂志,并将实验数据载入90年代出版的《应用物理手册》“大气物理”一章内。

此外,他还在早年设计“雾滴计数器”。基于核物理闪烁计数器的原理,可以测量小至亚微米级的雾滴包括其他各种微粒。魏荣爵的第二项成就是80年代中期对水槽孤子首先由他美国好友I..Rudnick及他原先的学生发现,锲而不舍地深入研究,涉及单个、多个孤子的运动规律及与分岔及混沌的统一性的例证,也是他近年来在非线性声学研究的重点。有关这方面论文,包括国际交流报告、研究生及青年教师论文,总共在百篇以上。

主要代表成果

Propagation of sound wave in water fogs, J.Acoust.soc. Am.65,s49(A) (1979)

Absorption of sound in Foggy Air at Audible Frequencies", Phys.Rev.81,658A(1951)

声学与近代物理学, 《物理学进展》2.N0.4 (1982)

分子晶体中超声驰豫吸收机理的挥体, 《声学学报》,12,N0.1(1987)

Further Investigation of Nonpropagating Solitons and Their Transitions to Chaoes, J. Acoust.88.469 (1990)

Collision Dynamics of Hydrodynamic Solitons Generated from Faraday Oscillating Tank Experiment,15th ISNA,Sept.1-4,1999 Gottingen,Germany. (published in Nonlinear Acoustics at the turn of the Millennium An. 1st physics)

Unity of Solitons and Chaos in Oscillating Tank Experiment 17th ICA,Sept 2001,Rome,Italy

魏荣爵在南京大学创建中国第一个声学专业,建立了南京大学的消声实验室和混响实验室。

利用分子弛豫和核物理液滴模型,发展了低频声波在水雾中的传播理论,并用实验加以验证,继而建立了适用于各种频段与水雾粒度的声传播吸收理论。

最早提出用语噪声法测量汉语平均谱,研究了混响及噪声对汉语语言通信的影响。

所领导的研究小组在理论和实验上系统深入研究了水槽中各类型孤子的特性以及孤子、分岔和混沌状态之间的内在联系,为中国声学发展做出了重大贡献。

30多年来,为国家培养了大批声学人材,桃李满天下。不少是成绩斐然的英才,如朱光亚、邹承鲁、郭少信、戴元本、章综、经福谦、张淑仪等人均是中科院院士 [9]

魏荣爵首先提出用语噪声测量汉语平均谱的方法。他多次对汉语清晰度、平均功率谱、混响性质、京剧戏曲语言等进行测试。在此基础上,他又研究出噪声对汉语语言通讯的掩蔽影响,提出用计算机在噪声背景中提取语言信息的方法。

1957年,魏荣爵曾代表中国在民主德国德累斯顿国际建筑与房屋声学会议上作题为“汉语混响性质”的论文报告,引起与会代表的浓厚兴趣。之后他领导研制成功了中国第一台将语言变成图像的可见语图仪,推动了中国实验语言学研究的开展。在“文化大革命”中,魏荣爵身陷囹圄,但他仍然十分关心中国科学事业的发展。为了赶超世界先进水平,他稍有机会,就立即投入工作,迅速开展对声表面波器件和光声效应的研究,探讨声学与物理学的关系,率先写出声表面波的调研报告和“声学在物理学中的作用”的论文初稿。在他的带领下,南京大学声学所以表面波器件为主要课题的超声电子学研究所取得的成果为世界所瞩目。

魏荣爵对非线性声学的研究也卓有成效。他早就注意到大振幅声波在管中的传播问题,多次指出“80年代是非线性时代”。南京大学声学所据此开展了多项非线性声学的研究,如长波导管中声与声的相互作用、生物媒质中非线性参量、声悬浮、超声与固体中位错的非线性相互作用等。他指导研究组对非线性振动系统导致分岔混沌现象作了大量物理实验测量和理论研究,达到了世界领先水平。

1985年,魏荣爵在香港作了关于“非线性孤子理论”的学术报告后,日本著名非线性专家中村昭教授著文说:“我认为这项研究是超世界先进水平的,甚至使我们有一种威胁感”。用超声速流及激波使过冷水雾冰晶化,也是魏荣爵研究的主要课题之一,在应用上与人工控制天气有密切关联。由于魏荣爵在声学方面研究成绩显著,在1985年后,连续获得国家多种奖励。

1985年获国家教委科技进步一等奖,

1988年获国家科技进步二等奖;

1989年获国家自然科学二等奖;

1990年获国家教委科技进步一等奖等 [10]

1999年获“何梁何利”科技进步奖 [11]

魏荣爵治学严谨。他执教50多年,为中国培养了一大批科技人才。他的很多学生在物理学和声学的各个领域中进行着创造性的研究,担负着重要的工作。他的8名学生因研究成果突出,先后被选为中科院学部委员(院士)。魏荣爵在教学中理论联系实际,并能言传身教。他虽然是国内外著名的学者,一代师表,但从不摆长者架子,平易近人,虚怀若谷,青年教师和学生喜欢和他谈学习、工作、思想,因为从他身上不仅学到知识,还能学到做人的品质。魏荣爵很重视国际学术交流。他多次在国际学术会议上作特邀报告,应邀去访问讲学的有10余国、40多所大学。他向海外介绍中国物理学、声学事业的发展情况,学习外国的先进技术,沟通国际校际之间学者互访渠道。1985年以来,在他的主持下,南京大学就召开过四次国际性声学学术交流会。

魏荣爵博学多才,兴趣广泛。他喜欢书法,爱好京剧。他对语言学、方言也感兴趣。魏荣爵的文学功底深厚,文笔流畅,除了写过100多篇专业论文外,还写有大量的科普文章和评论文章。

魏荣爵担任中国物理学会理事,江苏省声学学会名誉理事长,中国声学会名誉理事长,国际声学教育、非线性声学、电子物理等学术会议顾问委员会委员。他是第三届全国人大代表,第五、第六、第七届全国政协委员。

魏荣爵院士治学严谨,教书育人几十载,为我国的声学事业发展做出了卓越的贡献。他热爱祖国,把毕生精力献给了祖国的科学事业,他的高尚品德和献身精神永远值得我们学习。魏荣爵先生的逝世是我国声学界和南京大学的重大损失。让我们化悲痛为力量,学习魏荣爵先生为人民、为科学事业而献身的崇高精神,继续完成他的未竟事业。 [12]


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