两位著名声学家成为我的科学引路人

　　摘要 ：

　　两位著名声学家应先生和许先生先后从美国学成回国从事基础研究工作，是我的科学引路人。他们对祖国的热爱，对科研事业的奉献精神；工作中敢为人先、勇于创新而又注重育人的无私品质，都为我们后来者树立了榜样。

张德俊

　　1958年11月2日，一列由郑州驶向北京的火车上，一群年轻人的心随着车轮的声而跳跃激荡，他们憧憬着未来的时光。我就是这群人中的一员。回想离开郑州大学校领导殷殷嘱咐我们道:"根据国于向科学进军，各省建科学院分院的精神，河省决定从高校最高年级中，抽调一批学生，进京赴科学院各所培训。"并对我们说:"是我省第一批科学队伍，这次去京短期学习3-6个月，回来就成专家啦。"这是何等的金切心情与莫大期望啊!可反过来又想，像我们这样连大学还没毕业的学生，能挑得起这重担吗？这种兴奋激动而又忐忑不安的心情伴随我们度过一个不眠之夜，直到火车鸣笛力知北京前门车站到了。

　　到京后，我被分配到声学所超声室学习，室主任是刚从美国回国的超声专家--应制福教授。几天后，研究室秘书带我到主任办公室。由于刚出校门，第一次见到知名的科学家，心情难免有些紧张。但当我看到应先生那亲切和蔼的神态、笑容可掬的面容，拘谨的感觉立刻消除了一半。他说:"欢迎你们来这里进修，来了就是一家人，不要有做客思想要向超声科学进军，你们需边干边学。我们的主要参考书就是这一本书。"说着他拿起本俄文版的《超声》指给我们看。望着这本又大又厚的外文书，我暗下决心，一定要加倍努力呀!

　　当时，同在超声室进修的分院人员有20余人，人们把我们这些未毕业者称为"拔青苗"。应先生并不嫌弃我们，而是更加用心地培养我们。他深入浅出地给我们讲预备知识从"什么是超声，超声的特性与应用"讲起，后又给全室讲授《超声学基础》，除讲课外。还留有习题。当时正值严冬，在刚建成的阶梯大教室上课，由于暖气设备尚未装好，室内如冰窖，大家都是手脚冰凉。应先生不顾自己寒冷，坚持授课，还特别体贴大家，他每计20 分钟，就让我们集体"跺脚取暖"一次。在这种环境下，我们虽手脚冰冷，但心中却是温暖的。

　　创业是艰难的。超声室的科研工作都是在应先生的带领下，从无到有、由弱到强，渐开展起来的。其间，还经历了"大跃进""大搞超声运动"的干扰。直到1962 年，通总结正反两方面经验教训，才重新明确了"加强基础研究""以任务带学科"的方针，科研走上正轨。

　　在这种形势下，应先生根据国外超声研究动向及国内需要，决定开设"超声空化机理及其效应"的研究课题，由汪承灏(来自北大，现为院士)任组长。这是我在声学所加的最重要的科研工作。在此后长达4年的科研工作中，应先生的言传身教，使我终生难忘。

　　回想当时，国际上对超声空化发光机理，存在两种互相对立的假说:一是苏联物理学家弗仑克尔(Frenkel)提出的液体刚拉断时产生"透镜状空腔"，因离子涨落形成内电场"放电"理论;另一是美国诺尔汀克(Noltingk)等提出的空化气泡闭合时，由于闭合速度极快，泡内气体受压形成高温的"热点"理论。按照前者，空化发光应发生在气泡的生长初期;而按后者，则应发生在气泡闭合的最后阶段。但当时，已有的实验研究都基于连续波超声，首尾相连，无法确定发光的准确时刻。因而形成国际上长期争论不休、无所适从的状态。

　　应先生另辟蹊径，提出采用单个气泡的一次空化过程，精确测量发光与气泡运动的相位关系，从根本上解决这一问题。这是一个崭新思路，但实现起来却步步艰难。首先，单个气泡如何产生?正当大家困惑时，应先生向我们介绍了国外最新报道的"动力式"方式:即由弹簧拉动一容器高速向上运动，在速度最高处将其突然卡定，容器内的液体因惯性继续向上运动，因而在液体中产生负压。此负压使得预置在液体中的微小气泡陡然膨胀，继而长到最大，然后开始压缩，最后快速闭合，形成一个完整的单泡空化过程。与此配合的，还需自制记录发光脉冲的光电倍增管系统;探测气泡电磁波辐射的电探针测量系统;以及同步闪光与拍摄系统。这套装置经反复实验、改进，共花了一年多时间，才达到使用要求。我们用这套装置，成功地拍出了直径约2厘米的单个气泡空化全过程。

　　需特别说明的是，这一过程并不是用高速摄影机拍摄的，因为当时没有这样的设备。我们没有等靠要，而是以创新的精神，开动脑筋想办法。汪承灏提出了延时抽样拍摄技术，即精确控制不同延时下，拍摄气泡单张照片，然后按延时排列起来就得到气泡的连续运动过程。在此基础上，再用上述研制的各种测量系统，测得空化气泡发光与放电的脉冲均出现在气泡完全闭合前的瞬刻(约1毫秒)。

　　实验结果有力支持了"热点理论"。为我们提出"两种辐射可能与泡内产生微骇波有关"的结论提供了依据。论文由应先生亲自修改并推荐，在1964年4月召开的第一届全国声学会议上报告，并在《声学学报》创刊后的第二期上发表。后来，随着实验条件改善，我们又进一步用高速摄影发现气泡闭合前有"小脉动"现象，并对超声乳化机理等进行了一系列创新性研究，均获突破性进展。

　　没想到时隔了 36 年，2000年《声学学报》评选创刊以来的"最佳论文奖"时，学报主编著名声学家马大猷教授，特意要我到北京声学所参加颁奖会，与汪承灏一同领奖。并在评语中给予高度评价。

　　1963年中科院机构调整，我的编制由河南分院并入中南分院物理所。在我即将赴汉工作的前一年，即1964年11月，武汉物理所的水声专家许宗岳教授在北京召开全国超声应用学术会议期间，特意要我陪同拜会应先生。他对应先生说:"希望您多为我们培养几颗种子，我们的工作就好做多了。"

　　1965年7月16日，结进修前往武汉物理所，分配到第4研究室(声学室)工作此前，我在声学所时曾听人讲过这样一件往事，一次我国一个赴苏联考察团提出参观水实验时，苏方人员推诿说:"你们不是有位水声专家吗?"他们说的水声专家就是许宗先生。因为在957年苏联翻译出版的《超声》那本名著上，介绍并推荐了许先生于194年在美国布朗大学期间进行的"用力积分天平测量水中超声波吸收"成果。人们对水中超声波的吸收，其海洋应用价值是敏感的。我对许先生充满了敬意。

　　随后了解到，许先生还是应先生的学长，1936年应先生考人华中大学(现为华中师范大学)时，许先生已是该校讲师。许先生是1945年10月在美国学成回国的。后来，许先生在武汉物理所筹建声学室，指导开展大功率超声发生器(50千瓦)及超声处理钢液大坝监测，水下电视，以及压电材料与换能器等研究工作。其中，大功率超声设备创世界之最，处理钢液后，使钢锭发生晶粒细化和缩孔减小的显著效果，至今无有超过。

　　当时，我所声学室正承担着二机部"核燃料棒的超声自动检测"工作。经组内负责声学方法的同事许克克、孙占清等的努力，声学方法已确定，即提取斜入射超声在棒壁的二次反射波进行逐点扫描检测。电路系统也由苏旭等基本完成。但碰到的瓶颈问题是机械动装置在水中不能正常运转。眼看验收时间临近，大家都很焦急。原来一直从加工上找问题，所里工厂的技术员程春生，工人师傅蔡崇实、张克俭、张昌蓬等不知做了多少次修改，但总不见效。我与大家一起，经仔细察看，终于发现水中机械在有滑润油时可运转而油飘散时水就成为阻滞剂，因而便受阻停转。这一思路首先征得搞声学研究的同志识同。问题是还需加工的配合，为此由许克克出面提出:将棒的探测部位与传动装置隔开幸好，工人师傅们采纳了这一建议，并巧妙地想出用"双层水槽"彻底解决了这一长期困扰的问题。事后我向许先生汇报，获得他的赞许。

　　这里应特别说明，在当时的政策下，许先生虽不能直接参加军工项目，但在我室承担的核燃料棒、稀土炮弹、卫星蒙皮、复合板材、带筋锆管、钨钼灯丝、变截面管的超声检测等国防科研任务中，无不得到他的实际指导与帮助。室内人员但凡有学术难题或工作上取得进展与成绩，大都会立即到他的办公室告诉他，听取他的建议，从中得到指教与励。公正地说，在这些项目中许先生发挥了专家的作用，他是功不可没的。有时候他的子女问他:"看你每天忙得，什么成绩也没你，值吗?"他总是笑着说:"只要我做的事情是国家需要的，这就够了。"

　　然而，这种不正常的状态，很快就被"文革"搞得更加不正常了。许先生被当作"反动学术权威""美军间谍"而遭受迫害，直到"文革"后期(1973年)才得到平反。当时，正在北京治病的许先生，获知自己已平反昭雪的喜讯，心情格外激动。立刻接受马大猷阮士的个人邀请，带病参加了在北京中关村召开的"1973年全国声学论文报告会"。回到武汉仍兴奋不已，欣然写出"满江红"词，张贴在所门口墙上。开头写道:"北去怀愁，归来时，面对鹦洲。党关怀，二赴都休，……"真诚地倾诉了对党的拥戴之情。并在词末表示了要在有生之年，发挥"主沉浮"作用的决心与信念。

　　时间真快，如今两位著名声学家早已作古。我们这代人也进入老年。回想这一生，能遇到这两位老专家是倍感幸运的。应先生是我学习超声的启蒙老师，他带领我这个"青苗"，进了科学院这座殿堂，并身体力行地教会我怎样从事一项探索性的科研工作;许先生留给我的，则是他身处逆境而对党和国家始终忠诚不改的品格。

　　他们对祖国的热爱，对科研事业的奉献精神;工作中敢为人先、勇于创新而又注重育人的无私品质，都为我们后来者树立了榜样。

　　注: 张德俊，83岁，中科院武汉物理与数学研究所研究员。

　　本文源自：《定格在记忆中的光辉70年：献给中国科学院70周年华诞》，科学出版社，2019年