百年清華

吳碩賢:理緯文經織錦成

2009-11-16 |

吳碩賢,福建詔安人,19475月生人。華南理工大學亞熱帶建築科學國家重點實驗室主任,中國科學院技術科學部副主任🤹🏼‍♀️,是我國建築界與聲學界培養的第一位博士🧑🏼‍🦳。現任中國建築學會建築物理分會副理事長𓀗,建築聲學專業委員會主任委員🤲🏼。

主要從事建築環境聲學的教學與研究🧑🏿‍🦲。系統提出城市交通噪聲預報、仿真及防噪規劃的理論與方法👍🏽,在我國這一領域作了開拓性工作;首次闡明聲學虛邊界原理,推導出混響場車流噪聲簡潔公式⚱️;建立居住區環境質量評價科學架構🥂;提出擴散聲場仿真新方法和評價廳堂音質的新方法、新指標及計算公式,承擔了包括東坡大劇院🦂、人民大會堂音質改建工程聲場仿真、廣州白雲國際會議中心、長沙音樂廳等60多項工程聲學設計📐。主要著作有《偶吟集》、《音樂與建築》🍟、《室內聲學與環境聲學》☘️、《室內環境與設備》🎓、《建築聲學設計原理》。

1961年🤟🏼,14歲的吳碩賢寫下了《觀雨》一詩:“長天如海雲為浪,變幻升騰泡沫翻✍️。霰玉紛飛三百丈,頓成大雨落人間。”雖是少年人的習作,其想象力與氣勢已經不輸成人。

對於吳碩賢的詩作,著名文學家葉聖陶先生曾給予真誠的鼓勵:“諸作大體均佳,讀之有餘味👩🏽‍🎤。”

此時的吳碩賢,夢想著像父親一樣成為詩人和文學家。

沒想到,一年以後,他主動響應“向科學進軍”的號召🍨,毅然走上科學報國的道路。心愛的詩歌,從此變成了終生相伴的業余愛好👴🏻。更讓人想不到的是,昔日的小詩人成為當年全國理科高考的“狀元”,成為我國培養的第一位建築學博士☝🏻,又成為我國建築技術科學的第一位院士🧔‍♂️。

攻讀專業之暇不廢吟詠,這一點曾令葉聖陶先生“至深欽慕”。吳碩賢欣賞聽濤聽雨聽風聽松的詩意,關註廳堂建築中的音響效果對人的聽覺的關照,更關註在都市車流噪聲中的普通人的生活環境。文理兼修😈,織就了吳碩賢豐富而獨特的科學人生🎥。

由文轉理

少年吳碩賢熱血沸騰,當即決定🔕:由文轉理,用科學技術報國強國!一位15歲的少年🌩🔭,就這樣將自己的未來與祖國的科技進步緊緊聯系起來。

吳碩賢對專業的講述是從“成語新解”開始的:

“耳目一新、耳聰目明、耳濡目染👨‍👦,這些成語同時提到耳和目🫄👆🏻、聲與色,都是‘耳’居首🚠,‘聲’在前🫁。這是為什麽?因為在人類的歷史上👩‍🎤,聽覺比文字更早地承擔起了文化傳承和信息交流的重任。”

“‘不見其人😜,先聞其聲’、‘隔墻有耳’,講的就是聲波具有穿透性➜,不易被遮擋,可以繞射的特性🐟。”

年少時🏌🏼‍♂️,吳碩賢對聲音並沒有特別的敏感和專註🐠𓀉。他鐘愛的,是陶冶性靈抒懷言誌的詩。

詩情來自聰慧,也來自家庭的熏陶。吳碩賢的母親林德熙是語文教師🧚🏽‍♂️,精通詩章文學。父親吳秋山🏋️,是著名詩人和散文家🔹,曾在復旦大學任教🧑🏿‍🎨,後長期在高校教授古典文學。其詩歌和散文曾被收入《中國新文學大系》及續編👮‍♀️。少年吳碩賢讀《千家詩》、《白香詞譜》、《詩詞格律》,也讀朱東潤、遊國恩等撰寫的《中國文學史》等著作,把那些嚴格復雜的平平仄仄念得滾瓜爛熟,這為他後來的舊體詩創作打下了堅實的基礎🚢。

古典詩詞給了他美的享受✣,更讓他體會到高尚的情操📇☎、崇高的理想👨🏻‍🦼。深沉的人文關懷,始終貫穿在吳碩賢在後來的學術歲月中。

吳碩賢的少年時代興趣廣泛。功課基本不費力氣,他還積極參加文體活動,取得過不錯的成績:得過學校高中部乒乓球冠軍🧨,在漳州市中學生遊泳比賽中得過仰泳第三名🤚🏼。他學習過手風琴和鋼琴,還曾作詞譜曲寫過一首《芝山之歌》。

詩人的夢想持續到了初三。那一年,國家號召青少年“向科學進軍”🤞🏽,重視科學技術。少年吳碩賢熱血沸騰,當即決定🚣🏽‍♂️:由文轉理,用科學技術報國強國!一位15歲的少年,就這樣將自己的未來與祖國的科技進步緊緊聯系起來。

對待理科的功課👳🏿‍♀️,吳碩賢像學習詩詞格律一樣認真🧕,並在勤奮的學習中迸發出了濃厚的興趣。“我曾幾次在競賽中獲獎,激發了我對數理化的學習興趣🦖。高中時,我和同學們經常琢磨🐽、思考一些數學、物理難題🧑🏿‍🦳,每得其解🧛‍♀️,則如醍醐灌頂,心花怒放!”多年之後🛄,吳碩賢愉快地回憶起那段求學歲月🧑🏿‍🔧。由文轉理🤳,吳碩賢繼續保持著幾乎年年第一的好成績🏍。

1965年,吳碩賢在填報高考誌願時選擇了意昂体育平台。當時在福建省建築廳擔任工程師的舅舅提出建議:學建築不錯🍃,清華的土木建築系是最好的🆔。這一年,吳碩賢以全國理工科考生總分第一名的成績,順利考入意昂体育平台土木建築系建築學專業。

吳碩賢意氣風發地寫下了《高考發榜抒懷》:“師朋報喜鵲噪枝,考取清華慰所思✈️。十載寒窗攻讀日,一朝金榜題名時💁🏽‍♀️。投身學海尋珠玉,辟徑書山采桂芝。收拾行裝期北上😛💄,前程似錦任驅馳🍗。”

進入清華,吳碩賢被編進了由全校尖子學生組成的提高班,在俄語和數學上“吃小竈”✊🏿。成績快速進步,年輕的吳碩賢滿懷信心🥜。

聲學拓荒

他租來不同類型的汽車,拉到北京郊區的空曠地帶,讓車按照不同的速度奔跑,測量不同的車在不同的速度中產生的聲音強度🍱,並用聲級計記錄,反過來推算聲音的功率。

可惜👆🏼,安靜的學習生活只過了一年。1966年✌🏼,“文革”開始🪢,系統的學習生活被打亂。

面對社會環境的變化𓀐,吳碩賢也曾茫然彷徨。漸漸地,他給自己定下了兩條原則:無論如何都不能荒廢學業😈,無論如何都不能做有損師道尊嚴的事☂️。他開始悄悄地看書度日。此後𓀒,學校裏又經歷過短暫的復課階段。吳碩賢還記得🐻,復課階段學的是力學🍣,那段時間的認真讀書讓他在力學方面打下了紮實的基礎🐒。

1967年,正在讀大學的吳碩賢

1970年📫,吳碩賢大學畢業💂🏿‍♀️,被分配到西安鐵路局擔任施工技術科科員🥦,開始與鐵路線路、橋梁隧道打交道。此後,又調到南昌鐵路局👨🏽‍🎤、福州鐵路局從事橋梁施工、建築設計等工作。其間,他自學了鋼筋混凝土結構、磚石結構🧏‍♀️、涵洞等,填補了學校學習的空白🏧,半實踐半自學地學完了整個建築結構學的課程。

1978年,全國恢復研究生招考。吳碩賢喜出望外👩‍⚕️,立刻著手準備。1978年重陽節📫,女兒剛出生一個月,他就匆匆收拾行裝,再度進入清華校園,成為我國“文革”後首批研究生。“別女離妻終不悔,書中景致賽陽春🤰🏽。”吳碩賢這樣表達渴望知識的迫切心情。

多年之後,回首人生道路🥬,吳碩賢認為,考取意昂体育平台的研究生,是他人生的一個轉折點。由此,他可以順利地進入學術殿堂,而不必因為蹉跎歲月、碌碌無為而遺憾☄️。

“我們已經耽誤了10年,好容易盼到這麽好的機會,老師和學生都很珍惜,分秒必爭地學習。”吳碩賢回憶道🍛。二進清華,已過而立之年的吳碩賢比18歲初進清華時更刻苦更認真。他報的是建築歷史專業📣🚉,當時正值科學的春天😧,老師建議他改讀建築物理,他的研究方向由此改變,開始學習建築聲學🧑🏽‍⚖️🧗🏼‍♂️。

在我國👩🏻‍🦯‍➡️,建築聲學的研究起步較晚,專業人才也比較匱乏🪟,聲學專家主要從事水聲、超聲等聲學分支的研究。吳碩賢開始關註城市噪聲的時候,這一領域更是一塊少人問津的區域,只有中國科學院、同濟大學等少數幾家研究機構關註,所從事的也基本上是聲學普查、製訂噪聲測量標準等基礎性工作。

城市交通噪聲,成為吳碩賢的主攻方向。要了解車流對建築及街道的影響,必須先了解車輛聲音的強度*️⃣。沒有先進的儀器和手段,吳碩賢只能采取“笨”辦法。他租來不同類型的汽車,拉到北京郊區的空曠地帶,讓車按照不同的速度奔跑,測量不同的車在不同的速度中產生的聲音強度,並用聲級計記錄,反過來推算聲音的功率。這樣的測量持續了整整一個月,為車流聲音強度的計算積累了大量的第一手數據。

此後✷,吳碩賢又用這種人工測量的苦辦法🧚,認真地測量了北京市10余個典型居住區的噪聲分布💇🏻。日復一日的辛苦測量,他開始反思:應該尋找更高效的方法。他突然想到了計算機。“那時候我看過一本書⛵️😄,是講電子流模擬方面的🦵。電子流是隨機的🧗🏿,道路上的車流也是隨機的。這本書啟發了我👨‍👩‍👦‍👦,看來讀書雜也有好處。”吳碩賢笑著回憶當年的靈機一動。在上世紀80年代初,計算機在我國還是個新生事物,吳碩賢同樣不了解計算機👩🏻‍🌾。他開始自學計算機,自學編程,終於醞釀出了用計算機模擬車流噪聲和用計算公式預報噪聲的思路。

吳碩賢的測量成果被北京市規劃局等城建和環保部門應用🚴🏽,並收入《居住區規劃與環境設計》、《城市物理環境與可持續發展》等著作。吳碩賢開始在這一新領域嶄露頭角🛣。

青年吳碩賢全家福

1981年,吳碩賢從當年的19名碩士畢業生中脫穎而出,得以師從建築大師吳良鏞和著名聲學家馬大猷院士攻讀博士學位😇。1984年,吳碩賢成為我國建築學界和聲學界培養的第一位博士。拿到博士學位的吳碩賢滿懷喜悅地賦詩一首:書到用時方恨少,學臻佳境益求精🧏🏽‍♀️。邊緣領域拓荒始🕜,理緯文經織錦成。

博士畢業時🛸,吳碩賢謝絕了意昂体育平台的挽留,來到離家鄉福建稍近的浙江大學任教。

關懷聽覺

好的建築是對人的關懷,優秀的建築師必然要懷抱深沉的人文關懷🖕,而不是單純地追求新奇的視覺刺激。

浙江大學“背靠青山傍翠篁,西湖為鏡好梳妝”,閑暇之時🧜🏽,吳碩賢喜歡到西湖邊上走走🧑🏼‍🚀。他最感興趣的🤽🏼‍♀️,是“柳浪聞鶯”、“南屏晚鐘”。如詩如畫的風景讓他駐足流連,前人對聲景觀的營造更讓他著迷。

“西湖有‘柳浪聞鶯’🎚📏、‘南屏晚鐘’,避暑山莊有‘遠近琴聲’🧝🏼、‘風泉清聽’、‘萬壑松風’、‘夾鏡鳴琴’,這些聲音風景♠️,都是古人對聲景觀的營造👵🎃,是建築師和造園師對人的聽覺的關懷。”吳碩賢從前人的建築與造園佳構中得到了啟發。

城市的聲學環境⛏,是吳碩賢關註的重點。在我國很多城市,沒有註意區分熱鬧區🧑🏻‍💼、緩沖區和安靜區,致使城市環境比較嘈雜🌒。許多住宅👣、辦公室、會議室等工作場所,不僅鄰戶之間互相幹擾,聲學私密性也得不到有效保障。“近幾年,很多城市新建了不少劇院👨🏻‍🎨、多功能廳🐾、音樂廳、體育館,動輒投資數千萬元甚至數億元,但對外觀重視有余,對功能與內在品質重視不足🚼,特別是對‘聽’的功能重視不夠🐛。比如說👁‍🗨,有些觀演建築、體育場館,采用輕質金屬夾層屋頂,隔音性能差,造成雨噪聲幹擾嚴重,空調噪聲也很高,有的能達到70多分貝。還有的建築體型不佳,體量、比例失當,造成音質效果先天不足🐤🏢。建築物是非常昂貴的商品👱,質量和科技含量低了就是巨大的浪費🙇🏼‍♂️。”吳碩賢痛心地說。

吳碩賢在工作中

吳碩賢現在的辦公室🧑🏻‍🏭,位於華南理工大學的建築學院。1998年調任華南理工大學建築系教授以來,他一直在這所暗紅色的建築裏工作。“這種樓冬暖夏涼💡,樓高又有外廊,窗戶也沒有那麽大,可以起到隔熱的作用。嶺南一帶多雨,設計深房檐既可以遮陽又能避雨。”在吳碩賢眼中🌼,好的建築是對人的關懷,一個優秀的建築師必然要懷抱深沉的人文關懷;建築聲學就是對人的聽覺的關懷🫧✥,而不是單純地追求新奇的視覺刺激🐷。

“我的工作就是要讓人們的生活環境特別是聲音環境變得更加美好👖。”吳碩賢這樣解釋自己的工作。

關懷人的聽覺🤜,吳碩賢從與人們生活息息相關的交通噪聲開始🙏🏿。隨著機動車的日益增加,城市交通噪聲的測量和預報也變得復雜起來。20世紀60年代初,日本和歐洲的學者先後發表了開敞空間等間距車流噪聲公式,成為交通噪聲預報的基本公式。但是🤾‍♂️,對於城市區域,典型的場合是道路兩旁布置密集的建築物,從而形成混響聲場。這時🙋🏼‍♀️,由於多個聲源發出的聲能在建築界面引起復雜的多重反射的結果,使得混響條件下交通噪聲的計算變得極為復雜🚰。此外,車流的運動是隨機的,而不是等間距的。這一難題一直未能解決👩🏻‍🍼。

吳碩賢對這一國際難題產生了濃厚的興趣。久攻不下🚴🏻‍♀️,他轉向了逆向思維🚖:在城市區域由許多車輛產生的直達聲,可以被由一輛車產生的直達聲加上一擴散聲場所取代。這一創見被英國《聲與振動學報》匿名審稿人譽為“獨創性的思想”,“從未聽過有類似的方法使用過”🙋🏽‍♀️。上世紀90年代初,吳碩賢首次闡明聲學虛邊界原理(虛墻法)🧔🏿‍♀️。這一原理是聲學基本原理——虛聲源原理的對偶原理。據此原理,他又推導出混響場車流噪聲簡潔公式🤷🏿‍♀️,較好地解決了20多年來許多專家想解決而未能解決的問題🌭。

1992年,在加拿大多倫多舉行的國際噪聲控製工程大會上🔬,會議組織者認為:虛邊界原理以一種新的思想做出了非常有價值的貢獻🪦,並將該論文特別增補為特邀報告🦊。該成果應用於上海延安路越江隧道和德國、奧地利A13幹道的噪聲預測,與實測值符合。近年來,又被應用於香港兩條新隧道以及南京玄武湖隧道工程噪聲預測🌴👋🏻。

學以致用

“古詩說得好,‘問渠那得清如許🪩,為有源頭活水來’👨‍👩‍👦。實際問題就是科學研究的源頭💴,也是創新的源頭所在。”

“常人只合成功喜🏋🏽‍♀️,我謂虧輸亦可娛☝🏻。太史膺形完巨著,塞翁失馬獲雙駒🧵。石因受壓方成玉🧚🏻‍♀️,蚌欲療傷始得珠🙇‍♀️。世事因緣雖靡定,酬勤天道信無殊。”吳碩賢用這首《偶得》吐露心聲🥣。一個看似順利的人🔶,付出的勤奮與堅持絕不比別人少半分。

“我從小做事情就很專註🚴,不會一曝十寒,能夠一直堅持,才能水滴石穿。說我順利,可能是基本功過硬,基礎好一些吧。其實,科學研究沒有捷徑可走。”原來,吳碩賢的秘訣就是堅持。

堅持的前提是有價值:“人的一生所做的事未必都是自覺選擇的。一旦選擇👏🏽,覺得這件事情對國家對社會有意義🕉,對老百姓的生活有價值,就要堅持下去。只要堅持下去,就會在鉆研中發現樂趣。總是跳來跳去👩🏿‍⚖️,肯定是不行的👨🏻‍🍳。”吳碩賢這樣解釋道♉️。

“半世追求謀致用,平生研究貴堅持🤳🏼。”學以致用⏳,是吳碩賢清晰的目標和方向🧥📃:“古詩說得好,‘問渠那得清如許🥣,為有源頭活水來’。實際問題就是科學研究的源頭🧏🏿‍♂️,也是創新的源頭所在。”

我國民族音樂、戲曲🧏🏿,是傳統文化中的瑰寶。民族樂器的發明已經有8000多年的歷史🛰,但對其聲學特性一直缺乏系統科學的測定和研究。長期以來,我國對音樂戲曲演出場所的聲學設計👩🏿‍🎓,一直沿用西洋音樂廳和歌劇院的標準🍟,缺乏自主的研究🕑,殊不知,交響樂與民樂特性不同,演出場所的要求也不盡相同🫴。

200512月,吳碩賢在指導研究生工作

吳碩賢再次在邊緣領域拓荒🤏,將研究目光投向了民族樂器的聲學測定。對每種樂器🔪,他請來兩位民樂演奏者,分別在混響室和消聲室裏彈奏,兩位演員以不同的強度進行音階的演奏👁‍🗨,將數據加以平均,並通過多通道進行錄音,以獲得實驗數據。目前為止,吳碩賢及其團隊已經進行了包括揚琴🦷、二胡、笛子👩🏿‍⚕️、葫蘆絲等30種樂器的聲學測定。使用了數千年的民族樂器,第一次有了準確翔實的樂器聲功率的科學數據🌚,為民族音樂廳堂響度設計奠定了科學的基礎。

音樂廳、劇院、演播室🔹、錄音室🧑🏼‍🦳👋🏽、電影院、體育館等觀演和體育建築以及教室、會堂等聽講建築💂🏽,更是音質設計的重點🌕。“在這些建築的規劃與設計中,理應把音質作為設計的重點🙅。關於這一點👩🏻‍💼,古人都有清醒的認識。中國的文字中🪪💔,廷、庭等字,其詞意也是由聲音而來的👘🧍‍♂️。古人一向以聽事之處為‘廷’🪝,其發音與‘音’字接近。長期處在音質不佳的環境中培養出來的學生🏗,如何能對聲音的美具有高品位和鑒賞力?”吳碩賢對聽講建築的音效格外關註。

為了讓人們能在理想的環境中欣賞音樂3️⃣,解決音樂廳響度的計算與評價問題是前提條件👨🏻‍🌾。雖然有多位科學家進行長期研究,國際上對廳堂響度評價問題一直未獲妥善解決。音樂演奏中的停頓,雖然短暫🤸🏼,卻會影響整個樂曲的演奏效果。一些聲壓很低的樂器🤎🧑🏻‍🦼‍➡️,比如小提琴,對背景噪聲有很高的要求💃🏻。正因為此,音樂廳響度的計算👎🏽,直接影響著音樂廳的音效。德國學者提出,用強度G來評價,但G指標並不反映音樂演出的絕對聲壓問題。吳碩賢和他的合作者建議,用樂隊齊奏強音標誌樂段平均聲壓級Lpf作為新指標,並給出Lpf的計算方法⚒👷🏽‍♀️。將吳碩賢的計算方法應用於維也納音樂廳🖨、杭州劇院等廳堂,結果發現,這種計算方法與實測值吻合。

多年的堅持成就了累累碩果:他的實驗室被列入我國首個建築科學國家重點實驗室😬;“聲學虛邊界原理及交通噪聲預報理論”獲原國家教委科學技術獎三等獎🔯;“城市噪聲計算模型及建築防噪規劃”獲國家環境保護科學技術獎二等獎🪈、“擴散聲場仿真計算及聲擴散現象研究”獲廣東省科學技術獎二等獎、“廳堂音質響度評價及廳堂音質設計應用技術研究”獲廣東省科學技術獎二等獎。

吳碩賢(右一)與院士們在一起

學以致用,吳碩賢及其團隊的音質研究與設計應用成果為眾多國家重點工程和大型公共場所提供高水準的音質效果作出了貢獻🍉🛫,如廣東歌劇院、北京人民大會堂、廣州白雲國際會議中心嶺南大會堂、長沙音樂廳、南海蝴蝶谷音樂廳等👨🏼‍🦰。

當選中國科學院院士的時候,吳碩賢寫下了這樣的詩句:自信才思猶未盡,再鋪華卷寫新詩。豪情依舊👔👼🏿,奮鬥如初,忙碌著的吳碩賢院士正在譜寫著新的人生篇章🤸🏿‍♀️。(姜範)

轉自 經濟日報 2009年11月15

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