汪德昭——中国水声学之父与深海的“听风者”

 

 

引言

    汪德昭（1905-1998），中国科学院资深院士，中国水声学研究的奠基人，被誉为“水下万里长城的建筑师”。他早年师从声呐发明者、法国著名物理学家保罗·朗之万，在大气电学领域取得了卓越的国际声誉。1956年，他毅然放弃国外的优渥条件归国，从零开创了中国国防水声事业。1978年，73岁高龄的他亲赴西沙群岛，成功完成了我国首次深海水声实验，证实了“声场反转点会聚区”的存在。本文将带您回顾汪德昭波澜壮阔的科学生涯，深入了解水声学的奥秘，展现一代声学大师的家国情怀与科学精神。

图 汪德昭工作中

 

一、水下世界的“听风者”

    海洋占据了地球表面的71%，但人类对深海的了解甚至少于对月球的认知。造成这一“灯下黑”现象的根本原因在于物理规律的限制：光波在水中只能传播几十米便被吸收殆尽，而电磁波的衰减更为剧烈。然而，声波却能在水中传播数千公里——这正是水声学得以存在的物理基础。

    水声学是一门用声音“看见”海底世界的学科。通过发射声波并接收回波，人类得以探测潜艇、绘制海底地形、勘探石油资源、监测海洋环境。在国防领域，水声技术更是构建水下预警体系的核心，其战略地位堪比雷达在空防中的作用。

    在中国水声学的发展历程中，有一个名字无法绕开——汪德昭。他是中国科学院声学研究所的首任所长，是中国水声学研究和国防水声事业的开创者与奠基人。因为他，中国的水下预警能力从无到有；因为他，一代又一代的声学人才茁壮成长。人们称他为“水下万里长城的建筑师”。

 

二、从科学世家到朗之万门下

2.1 汪氏三兄弟与“科学救国”

图 1948年汪氏四兄弟与父母合影。前排左起依次为汪雁秋,李静秋；后排右起依次为汪德耀、汪德昭、汪德宣、汪德熙。

    1905年12月20日，汪德昭出生于江苏灌云的一个书香门第。父亲汪寿序重视教育，三个儿子后来都成为中国科学界的领军人物。大哥汪德耀是我国著名的细胞生物学家和教育家，曾担任厦门大学校长；三弟汪德熙是核化学家，参与了中国第一颗原子弹的研制工作。三兄弟均有海外留学经历，学成之后都选择归国报效，这样的“科学世家”在中国近现代史上并不多见。

    汪德昭在北京师范大学附中就读时，适逢五四运动爆发。当时，他的大哥汪德耀是学校学生会副主席，主席是赵世炎。年仅14岁的汪德昭经常在家中聆听哥哥与赵世炎针对时局和救国之路的探索，这让他认识到中国之所以贫穷落后就是因为社会制度落后，科学不发达。当时的种种感受，奠定了他一生奋斗的方向和信念——为祖国奉献自己的一切。

 

2.2 师从声呐发明者

    1928年，汪德昭毕业于北京师范大学物理系。1933年，他怀着科学救国的心愿远赴法国留学。促使他做出这一决定的，是法国著名物理学家保罗·朗之万（Paul Langevin）1931年来华时的一次演讲。朗之万提到：“一个真正的科学家不能把自己关在象牙塔中，他应该负有社会责任，并对人类进步尽自己的义务。”这句话深深打动了年轻的汪德昭。

    如愿进入巴黎大学朗之万实验室后，汪德昭不仅学到了物理学知识，更继承了导师亲自动手、亲临一线的科学精神。朗之万在物理学史上享有盛誉，1917年第一次世界大战期间，他利用压电石英传感器发明了用于探测潜艇的主动式声呐设备，开创了超声探测的先河。

 

2.3 大气电学的国际声誉与“地下大使”

    在法国期间，汪德昭主要从事大气电学研究。他巧妙地创造了一个可控的实验环境，和朗之万共同推导出大离子合成系数，建立了大小离子平衡态的新理论，即著名的“朗之万—汪德昭—布理加理论”，成为大气电学经典理论。1940年，他获得巴黎大学国家科学博士学位，并荣获法国科学院“虞格”奖金。

    第二次世界大战爆发后，汪德昭作为战时法国国防第四研究组中破例留下的唯一一名外国人，成功发明一种石英和金属粘接的新工艺，协助朗之万完成了主动声呐加大功率问题的研究，极大地提高了法国海军的反潜能力。法国空间和研究部部长于贝尔·居里安后来盛赞：“汪是当时法国能做这项工作的唯一的人”。

    除了科研，汪德昭还积极参与并组织留法学生的爱国运动。在他的帮助下，多位爱国学者成功回到新中国，在当时中法尚未建交的情况下，他被人们亲切地称作“地下大使”。

 

三、归国创业：从零开始的中国水声学

3.1 1956年的抉择

    1956年，新中国发出召唤海外学子归国的号召。此时的汪德昭已在法国生活了二十多年，拥有优越的科研条件和安稳的家庭生活。但他毅然决定放弃这一切，携全家返回祖国。

    回国后，他面临一个重大抉择：是继续从事已取得国际声誉的大气电学研究，还是响应国家急需，转向一个全新的领域——水声学。当时，我国拥有漫长的海岸线，但“有海无防”，不明国籍的潜艇甚至可以肆无忌惮地游弋于我国领海之上。水声学在中国还是一片空白，国防安全急需相关技术 [1]。

    汪德昭选择了后者。他秉持“国家的需要就是科学家的使命”，毅然转变科研主攻方向。“我愿当一颗铺路石，让后来者踩着我的肩膀走过去。”这句话，成为他一生的写照。

 

3.2 从零组建研究队伍

    1958年，聂荣臻元帅亲自点将，授命汪德昭负责组建中国自己的水声研究队伍。面对“白手起家”的现实，汪德昭甘当“母机”。他发起“拔青苗”行动，抽调百名优秀大学生，亲自授课、组织编写教材、带领自制设备 [4]。

    他确立了“由近及远，由浅入深，由高到低，有合有分”的水声学研究发展战略。这一方针为中国水声学的长远发展奠定了正确方向。1959年至1960年，汪德昭组织并参加了中苏联合水声科学考察，共出海74次，形成了我国第一批内容翔实丰富的水声研究报告，结束了我国“有海无防”的历史 [1]。

 

3.3 声学研究所的诞生

    1964年，为落实国家声学规划，满足国防和民用的迫切需求，经国务院副总理聂荣臻元帅批准，中国科学院声学研究所正式成立。59岁的汪德昭被任命为首任所长。

图 汪德昭（右）与中国科学院声学所马大猷（中）、应崇福两位院士做学术探讨。（图源中国科学院声学所）

    在汪德昭的运筹帷幄下，一个以水声学为主要研究领域的综合性声学研究所逐渐搭建了起来。他先后在南海、东海和北海建立起水声科学研究站。在他的领导下，中国科学院声学研究所在简正波理论、浅海声场、深海声道等领域取得系列重大突破，成功研制我国第一台岸基声呐、第一台数字式潜用声呐等水声设备 [4]。

 

四、深海远征：73岁的科学壮举

4.1 向深海进军

    伴随着科学春天的到来，汪德昭认为“由近及远，由浅入深”的时机已经成熟，中国水声研究应该向深海进军。1978年，他亲自挂帅，成立深海实验领导小组，将目光投向了海南岛南端、西沙群岛海域。当时，中国从未进行过深海水声实验，技术难度大、风险高。

 

4.2 “我是所长，我不去谁去？”

    此时，汪德昭已是73岁高龄。家人劝他不要亲自出海，担心他的身体吃不消海上艰苦的实验条件。面对劝说，汪德昭语重心长地说：“我们为什么从法国千里迢迢回国，还不是为国家效力？现在国家需要我们远征，我们就应该抓紧时间远征。要知道，我们的时间不多了，为国家多出一点力就多一点贡献。”

    这句话背后，是他从导师朗之万那里继承的科学信条：做实验必须亲自动手，亲临第一线。他时常给年轻人讲居里夫妇发现放射性元素的故事，强调“实验是获取科学研究第一手资料的唯一途径”。

 

4.3 西沙深海水声实验与会聚区发现

    1978年11月6日，汪德昭乘上实验船，率队驶向西沙群岛。多年以来从不晕船的他，在波涛汹涌的深海区域也坚持不住了。他一直呕吐，3天没有吃一口饭，但依然靠着意志力参与了整个实验过程。每逢关键时刻，他都会出现在船头，指导着实验的推进。

    考察团克服种种困难，连续工作了3天3夜，顺利完成了我国历史上首次深海水声实验。这次实验获取了宝贵的深海声传播数据，更重要的是，它证实了在我国南海深海中确实存在着很强烈的反转点会聚区，确切证明了之前设想的理论，突破了国际水声学界的传统认知，为我国海上长城由近海向深海区域的延伸作出了不可磨灭的贡献。

 

延伸阅读：深海声场会聚区效应

    在深海声道条件下，由于海水折射效应，声波在传播过程中并非均匀扩散，而是会在特定的距离上重新聚焦，形成声强显著增强的区域，这就是声场会聚区（Convergence Zone）。

    当声源位于海面附近时，发出的声波向下传播，随着深度增加、声速增大，声波路径逐渐向上弯曲（反转）。当这些声波再次到达海面附近时，会汇聚在一起，形成第一个会聚区。随后，声波再次向下传播并重复这一过程，形成一系列周期性出现的会聚区。在会聚区内，声强通常比周围区域高出10-15分贝。利用这一物理现象，声呐系统可以实现对远距离水下目标的有效探测。汪德昭团队在南海发现的“反转点会聚区”，为我国深海远程水下预警提供了关键的科学依据 [5]。

图 深海声场会聚区效应示意图，展示声波在深海中的周期性聚焦现象

 

结语：声音在深海中回响

    汪德昭于1998年12月28日在北京逝世，享年93岁。他的一生，跨越了中国近现代史上最动荡也最波澜壮阔的岁月。

    他不仅是一位杰出的科学家，更是一位卓越的教育家和战略家。他总结的“标新立异，脚踏实地，一丝不苟，自己动手”，至今仍是中国科学院声学研究所的所训 [1]。他培养了一代声学人才，造就了我国水声事业的灿烂群星。

    2025年12月20日是汪德昭先生诞辰120周年，《声学学报》特别出版专辑纪念这位中国水声学之父 [4]。从1958年组建第一个水声研究小组，到如今中国水声学研究跻身国际前列，这一历程凝聚了几代人的心血，而汪德昭正是这一事业的开拓者和奠基人。

    从巴黎的实验室到南海的波涛，从大气电学到水声学，汪德昭用一生诠释了什么是科学家的责任与担当。今天，当中国的水下预警系统守护着万里海疆，当声学研究者们在深海中探索未知，汪德昭的声音，依然在深海中回响。

 

参考文献

[1] 中国科学院. 汪德昭：中国水下长城的建筑师[EB/OL]. https://www.cas.cn/xzfc/202210/t20221012_4850783.shtml

[2] 百度百科. SOFAR声道[EB/OL]. https://baike.baidu.com/item/SOFAR%E5%A3%B0%E9%81%93/53668722

[3] 物理双月刊. 保罗·朗之万，与德国U型潜艇和超声波[EB/OL]. https://bimonthly.ps-taiwan.org/articles/67bc30281efd7411b20cbb00

[4] 李风华. 报国笃志 德高昭然——纪念汪德昭先生诞辰120周年[J]. 声学学报, 2025, 50(5).

[5] 张鹏, 等. 深海海底反射会聚区声传播特性[J]. 物理学报, 2019, 68(17).