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楊德森﹕水聲的力量

來源﹕光明網-《光明日報》2019-05-26 03:30

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  金聲(供職于哈爾濱工程大學黨委﹐曾多次參與媒體對楊士莪﹑楊德森等團隊的採訪。)

  學人小傳

  楊德森﹐1957年生﹐中國工程院院士﹑教授﹑博導﹐1982年1月畢業於哈爾濱工程大學水聲系﹐1998年獲哈爾濱工程大學水聲工程學科博士學位﹐我國水聲工程領域知名專家﹑水下矢量聲學理論與應用研究的先行者。他長期從事水聲工程領域的科研和人才培養工作﹐在矢量聲吶技術﹑潛艇聲隱身技術﹐尤其是潛艇輻射噪聲測量﹑噪聲源識別等方面取得了多項開創性的研究成果﹐為我國聲吶技術和水中兵器聲隱身工程的進步作出了重要貢獻。曾獲國家科技進步二等獎2項﹑三等獎1項和省部級科技進步獎16項﹐獲國家發明授權專利36項﹐發表學術論文152篇﹐撰寫專著兩部。帶領團隊獲得“水聲工程”國家萬人計劃重點領域創新團隊﹑教育部優秀創新團隊﹑國防科技創新團隊﹑教育部首批全國高校“黃大年式”教師團隊等榮譽。現兼任國務院學位委員會船舶與海洋學科評議組召集人﹑國家科學名詞術語審定委員會聲學分委員會副主任﹑國家重大科技專項“深海空間站”項目組副組長﹐獲全國創新爭先獎章﹑何梁何利科技進步獎﹑馬大猷聲學獎等榮譽。

楊德森﹕水聲的力量

楊德森 資料圖片

  哈爾濱工程大學的水聲樓裡﹐楊德森院士戴著近視鏡﹐穿著一件樸素的夾克衫﹐與同事聊天時語氣幽默﹑親切隨和。正是這樣一位平易近人的中國學人用一個個創新性科研成果﹐為祖國的萬裡海疆保駕護航。

楊德森﹕水聲的力量

楊德森在演奏小提琴。資料圖片

  彎道超車

  幾乎所有記者見到楊德森﹐採訪的第一個問題都是﹕楊院士﹐您所從事的水聲學科﹐到底是做什麼的﹖

  楊德森會這樣給大家“科普”﹕人類在陸地生活離不開信息交流﹐開發利用海洋也離不開水下信息的獲取﹑交流﹑判斷與識別。到目前為止﹐祗有聲波能在海水中遠距離傳播﹐無線電波﹑光波等都因海水強烈的吸收而無法遠距離傳播。水聲工程學科因此應運而生。它是對水下聲波的發生﹑傳播和接收過程中聲學特性及其應用的研究。簡單說來﹐就是如何將人類“耳朵﹑眼睛和嘴巴”的功能﹐延伸到水中。

楊德森﹕水聲的力量

楊德森(後排中)指導學生。資料圖片

  祖國的萬裡海疆﹐肯定離不開水聲這一大海中的“器官放置”﹐這個“器官放置”的聲吶就是用於對水下目標的探測﹑定位及識別。潛艇是海軍的“撒手锏”﹐優勢就在於它的隱蔽性。二戰前後﹐初有潛艇的時代﹐誰有潛艇誰就擁有了海上的戰爭優勢﹐而幾十年後的今天﹐一艘寂靜無聲的潛艇才真正具有殺傷力﹐不能在水下“隱聲”的潛艇等同于暴露的“狙擊手”﹐完全失去了戰鬥能力。所以﹐對於出沒于深海碧波間的各種水下航行器而言﹐能否“靜默”關乎性命與存亡。

  最大限度地令水中航行器減振降噪﹐增強安全隱蔽性﹐同時更靈敏地捕捉對方的噪聲聲波﹐知己知彼﹐為祖國的萬裡海疆打造水下的“千里眼”和“順風耳”﹐“聽噪辨聲”與“降噪隱聲”如同一對“矛”與“盾”﹐成為楊德森畢生研究的核心內容。

  傳統的標量聲吶為了“聽得更遠﹐找得更准”﹐基陣體積﹑重量不斷加大﹐艦艇不得不為巨型聲吶付出更大更多的代價。

  1997年﹐楊德森帶領團隊﹐突破多項關鍵技術﹐研製成功了我國第一套矢量聲吶﹐建立了水下聲場的矢量探測模式﹐矢量聲吶由此誕生。

  矢量聲吶的重量﹑體積和能耗遠低於普通聲吶﹐而目標偵測信噪比卻高於普通聲吶10分貝以上。它成為新型聲吶技術的重要支撐﹐其誕生也使我國成為掌握這項技術的少數國家之一。矢量技術以其難以估量的社會與軍事效益﹐被稱為“二十世紀中國水聲界最具代表性的創新﹐使我國聲吶技術產生了革命性進步”。

  楊德森作為黨的十九大代表在接受媒體採訪時指出﹐“中國現在要想走科技強國和海洋強國的道路﹐就必須要在優勢領域實現科技創新的‘彎道超車’”。矢量技術正是中國科學家在海洋強國征途中典型的“彎道超車”。

  俄羅斯專家訪問哈爾濱工程大學時﹐特別提出要與楊德森會見。參觀後﹐俄羅斯專家頗為感慨地說﹕“世界上矢量傳感器做得最好的是我們和你們﹐但是你們現在已經超過了我們。”“我在這裡見到了世界上最好的矢量傳感器。”那一刻﹐楊德森深深感受到一位知識分子對祖國和平繁榮的渴望與深情。

  師生情誼

  探索的路總是艱難的。

  矢量探測技術提出之初﹐理論探索異常艱難﹐業界也有質疑。對於一個工程上幾乎可以被忽略的高階小量為什麼會產生如此大的作用﹐當時包括楊德森在內﹐其實也沒真正悟透。

  楊德森一直試圖解釋﹐矢量聲吶技術是如何把各種影響測量的因素一點點找回來的﹐就像數學上把忽略的項重新加回來一樣。但是﹐一向非常較真的他覺得這個認識還不全面。他也曾向自己的老師──水聲界元老楊士莪院士討論過這個問題。但聽完學生的解釋後﹐楊士莪只說了一句“好像有點道理”﹐就沒再吱聲。

  2001年﹐我國海軍決定為矢量聲吶技術開展一次實艇考核。楊德森團隊在青島某碼頭的山頂燈塔處裝起一個僅能容下幾張桌子的板房﹐用來接收海上測量傳回的無線電信號﹐除了做試驗的幾個人有凳子﹐其他人祗能站在山坡上。團隊每天清晨上山﹑晚上回來﹐幾個月的時間如同慢刀割肉﹐在一段上不去的坡路上煎熬。

  楊德森說﹐那些年最苦的不是探索方向的煎熬﹐也不是試驗中的辛苦﹐而是在各種壓力與國家期盼之間﹐無法言說的孤獨與迷茫。但這一切他又一個字也不能表達﹐因為團隊的一干人馬望著他的背影在堅持。身後支持他的母校﹐靜靜地等待著試驗結果。海軍為矢量聲吶組織的這個龐大的實艇考核﹐更需要楊德森能給國家創造出一個科研奇跡。

  最後一天正式考核前﹐楊德森看著已經累得黑瘦的團隊成員﹐忍不住說了一句﹕“這次試驗不成功﹐我就從這裡跳下去﹗”

  考核全程由軍方操作﹐不允許科研人員參與﹐一個團隊奮鬥了幾年的心血﹐要在幾個小時內收到“生死判決”﹐團隊每個人的心都緊張得快要跳了出來。

  那短短的幾十分鐘﹐比幾年還要漫長。

  當矢量聲吶第一個信號出現在屏幕上﹐團隊一下子沸騰了﹐憋了幾年透不過來的氣一瞬間在海風之中吐了出來。收工回到哈爾濱時﹐正好是農曆大年三十。這次試驗的成功是中國水聲由標量邁向矢量的里程碑。

  16年後的某一天﹐楊德森認真地從數學原理﹑物理原理等七個方面清楚地向楊士莪解釋了當年提出的問題。他開玩笑地自嘲道﹕“老師提個問題學生十幾年沒解出來﹐我算不得一個好學生啊。”

  楊士莪這才告訴楊德森﹐其實提問的那天﹐自己口袋裡的小本子上記錄了專家提出的100多個問題﹐看到學生壓力太大了﹐手就沒掏出來。“你能用16年解釋清楚這個問題﹐已經很好了。”說著楊士莪把存了十幾年的小本子遞給了楊德森。

  隨著理論的探索與推進﹐如今的楊德森回答這些問題顯得從容輕鬆﹐但老師當年對學生科研探索的守護﹐依然深烙在他的心中﹕“如果老院士當時真把那些問題掏出來﹐我真不敢想象還會不會有今天的矢量聲吶技術了。”

  柳暗花明

  張攬月是楊德森團隊的一員。“楊老師最讓人佩服的是﹐當科研一次次看似已經走投無路的時刻﹐他總能帶著我們絕路逢生﹑柳暗花明。”

  楊士莪評價楊德森﹕“楊德森就是有那麼一種韌勁兒﹐能堅持到底。”

  潛艇的聲隱身性能是其生存和威懾的保障﹐從1992年開始﹐楊德森試圖用一種新方法實現潛艇的聲隱身。

  誰也沒想到﹐一個經過理論推算感覺完全沒有問題的項目﹐在實驗室試驗階段就被困住了﹐而且一困就是11年。團隊年年優化設計﹐調整試驗數據﹐卻始終測不出理想的數據。

  最後﹐團隊的其他成員都忍不住勸楊德森﹕“楊老師﹐這不行啊﹐算了吧。”

  2011年年初﹐楊德森一狠心﹐和大家商量﹕“咱們最後再堅持一次﹐到松花湖做湖試﹐如果還不成功﹐我向你們保證這個項目至此結束﹐這個方向我們就不做了。”

  又是一個誰也沒有想到。

  外場的最後一次試驗竟然瞬間成功﹐面對著漂亮的試驗結果跳動在屏幕上﹐在場的所有團隊成員一時間目瞪口呆﹐11年的漫長煎熬﹐此刻的幸福來得太突然了。

  科學不相信神力﹐所有的成功必有依據。楊德森開始整理反思整個試驗過程﹐最終分析查找出原因﹐當即決定趁熱打鐵﹐馬上租船﹐安排海上試驗﹐2012年1月﹐試驗在海水裡拿到了更加穩定的數據。

  在矢量水聲技術的不斷優化昇級中﹐走向深海是其必然的方向。水密問題成為水聽器走向深海的巨大障礙﹐在淺海試驗從未失手的設備﹐一進入深海環境﹐開始反復出現水密問題﹐大家想了很多辦法﹐甚至請來化工專家﹐專門研究特殊的密封材料。

  這個問題困擾了楊德森團隊半年之久﹐無論怎麼修改﹐試驗仍然沒有成功。一向生龍活虎的幾個年輕老師甚至開始躲著楊德森了。

  這一次﹐楊德森把大家找到一起開會﹐放了“狠”話﹕“一個技術在理論上做得再完美﹐不能實際應用就等於零。工程問題就是要解決實際問題的。當年試驗成功祗是驗證了這個技術在理論上的可行性﹐離實際應用還差得遠呢。將來浮標怎麼用﹖測噪怎麼完成﹖上艇如何安裝﹖技術怎麼配套……以後我們的研究道路還很漫長。為國家做事就要有使命感﹐絕不能讓矢量水聲技術卡在水密上。”

  這就是楊德森的科研風格﹐也成為團隊的科研精神。

  會後沒多久﹐有一天﹐楊德森從家裡走路上班﹐路過學校操場﹐突然想到大家始終在思考異種材料之間的水密﹐為什麼不乾脆換個思路﹐從全系統的角度整體解決水密問題。結果﹐新方案僅用了一天時間﹐就解決了糾纏半年之久的水密問題。

  時潔既是楊德森的學生也是團隊的青年骨幹。她說﹕“這就是我們院士的特點﹐你看他平時樂呵呵地愛開玩笑﹐但做起科研﹑較起真來我們都怕他。”“同樣都在做一個科研內容﹐但花的心血不同﹐所以出來的東西也就不一樣。楊老師為這個技術的應用想得更多﹐看得更高﹐因此也走得更遠。”

  楊德森有三位“偶像”﹐他們分別是中國水聲研究領域的三大巨匠──楊士莪院士﹑何祚鏞教授﹑湯渭霖教授。楊士莪在沒有依托﹑沒有基礎的情況下﹐零起點建起了新中國的第一個水聲專業﹐稱得上是戰略科學家﹔何祚鏞的嚴謹與細緻在水聲界遠近聞名﹔湯渭霖無論是做人做事做學問﹐簡潔﹑智慧﹑大氣。

  “三位教授一直是我做人做事做學問的偶像﹐但楊教授的睿智﹑何教授的嚴謹﹑湯教授的簡潔﹐我還都沒有學到位。”但有一個共同點﹐楊德森卻是學到位了﹐那就是老一輩科研工作者吃苦耐勞的精神──

  在西安試驗現場﹐為了更好接收聲音信號﹐楊德森對“通宵連軸轉”習以為常﹔

  南海水聲考察時﹐楊德森是最年輕的考察隊領導﹐甲板溫度高達50℃﹐放個雞蛋幾乎瞬間凝固﹐長時間的海上試驗﹐淡水告罄﹐他和同事就把壓載水倉漂著油污的水燒開了喝﹐在三個月的考察中﹐體重下降40多斤﹔

  大連出海時﹐團隊經費緊張﹐租用的是一條集裝箱船﹐船上的三個集裝箱就是男寢﹑女寢和操作間。船上床位不夠﹐楊德森晚上睡在操作間﹐白天捲起被褥幹活﹐身體有恙也堅持不下船﹐午飯時給操作的同事們遞黃瓜解渴﹐那段歲月中黃瓜的美味至今讓他們津津樂道

  …………

  楊德森團隊的每位成員都能講出一段傳奇。出海是一件辛苦事﹐在海上顛簸幾天後﹐人的身體機能會發生改變﹐出現各種不適應﹐暈船的程度各有輕重。可實驗周期一旦排好﹐就必須風雨無阻﹐再難受也要記錄試驗數據。於是﹐每個人身邊都放一個桶﹐吐一口﹐記錄一個試驗數據。

  楊德森說﹐做科研沒有什麼神力和幸運﹐也沒有上帝的門和窗子﹐能吃苦是前提﹐能坐住冷板凳﹑能堅持是王道﹐要堅信辦法總比困難多一點﹐這條路走不通的時候﹐旁邊的路也能走。能做成一點事的人﹐就是堅持到最後的那個。

  一夜成名

  楊德森是傳說中的學霸。他出生在黑龍江穆棱﹐從小貪玩淘氣﹐但學習成績一直名列前茅。當年﹐縣裡來了一隊北大荒知青﹐讓幼小的他看到了一個完全不一樣的世界。他們講大學是什麼樣的﹐講教授授課時的風采﹐講校園的學習氛圍。

  一起爬山時﹐他們問楊德森﹕“為什麼爬山要哈著腰﹖”楊德森回答﹕“因為身體重心要移動。”一起剝蔥時﹐他們又問﹕“為什麼會流眼淚呢﹖”楊德森回答﹕“因為大蔥的分子進了眼睛。”他們總會笑道﹕“你答得不全對﹐但已經很不錯了。”

  從那時起﹐楊德森對大學有了無限的嚮往。按照當時的政策﹐祗有下鄉成為知識青年﹐才有可能獲得考大學的機會。於是﹐高中畢業的第四天﹐他就下鄉了。

  然而﹐成為知識青年沒讓楊德森獲得大學的“入場券”。他因為會拉小提琴﹐被縣文工團帶出了小山村。1977年﹐國家恢復高考﹐楊德森馬上準備復習備考﹐但手裡什麼學習資料都沒有。他趕緊託人在縣城找了一套農村電工培訓叢書。這套書的內容既多且雜﹐數學﹑物理﹑化學﹐什麼知識都涉及。一看書﹐楊德森才發現自己不懂的東西太多了﹐心理壓力陡增。

  楊德森找到當年教過他的那位知青朋友輔導功課。白天排練﹐晚上演出。

  1977年的高考報名人數有570萬人之眾﹐而最終錄取僅27萬人左右﹐比例不足5%。黑龍江也因為報考人數太多﹐在正式高考之前﹐進行了一輪篩選預考。

  楊德森在篩選預考中排名全縣第二。成績一出來﹐他在當地“一夜成名”﹐周圍人都在議論﹐那個“拉小提琴的考中了狀元”。文工團也悄悄開起了綠燈﹐給他留出了更多的復習時間。

  “當周圍環境把你高高舉起時﹐你也就很難舉重若輕了。”楊德森的人生第一次感覺到一種巨大的壓力。走進考場﹐在叔叔輩﹑阿姨輩的考生中間﹐他想起了父親的話﹕“十年的考生都聚在一起﹐競爭之激烈﹐比考狀元還難。”

  那一年﹐黑龍江的作文題目是“每當我唱起東方紅”。楊德森聯想起冰心的一篇散文。於是化用了其中的一句話﹐寫下﹕“每當我唱起東方紅﹐紛至沓來的思潮﹐把我像一葉扁舟漂起在浩蕩無邊的感受大海之上……”

  “我們學校的很多老師都參與了高考閱卷﹐他們都在議論這篇文字﹐有人說通﹐有人說不通﹐還有人讀出了一些特別的意蘊。當然﹐他們都不知道這是我寫的。我就想﹐既然考卷給老師留下了這麼深刻的印象﹐沒準我還真能考上。”

  這一年春節﹐楊德森收到大學的錄取通知書﹐從此踏上了水聲領域的漫漫征途。

  默默無聞

  楊德森在我國水聲研究領域算得上師出名門。

  當年﹐楊德森考入的這所大學的前身是新中國第一所高等軍事技術院校──中國人民解放軍軍事工程學院(哈軍工)。哈軍工是在新中國第一代領導集體的決策下誕生的﹐陳賡大將任首任校長。學校歷史上共培養了200多位將軍和院士﹐後來更名為哈爾濱工程大學﹐依然是國家船舶工業﹑海軍裝備﹑海洋開發﹑核能應用領域重要的育人和科研基地。

  楊德森考入的是新中國的第一個水聲專業。哈爾濱工程大學水聲學院是中國水聲界高水平人才的搖籃和水聲技術新理論﹑新技術﹑新方法的源頭﹐新中國七成以上的水聲高層次人才畢業於此。

  然而﹐楊德森和他所從事的水聲專業卻鮮為人知。楊德森的兒子在高考諮詢會上填表時﹐對方問他父親是做什麼的﹐兒子說﹕“水聲。”對方不解﹐聽成了“搞衛生”﹐他兒子再次解釋﹐對方就在表格里寫了“水生”兩個字。楊德森聽後開懷大笑。

  楊德森的學生在黑龍江省內做科普﹐接待部門不知道水聲專業為何物﹐看到有一個“水”字﹐就直接把學生分配到了養魚場﹐讓人啼笑皆非。

  水聲的默默無聞﹐如同電視劇《潛伏》中代號“深海”的特工﹐選擇了這個職業就意味著從此要不為人知﹐放棄名利。楊德森則像水下聲吶一樣﹐為了祖國的萬裡海疆﹐默默地“潛伏”在深海之下。而能在一個領域不計名利地“潛伏”一生﹐正是他的信念使然。

  楊士莪常對學生談起自己的留蘇經歷﹐五個實驗室﹐只對中國學生開放三個﹐另外兩個的其中之一就是“水聲”實驗室。“核心技術機密﹐靠化緣是要不來的。”楊士莪說﹐“我們中國人說什麼也得搞出來。”所以﹐回國後他與一批老一代水聲前輩開始在沒有依托﹑沒有參考的情況下零起點建起了新中國第一個水聲專業。

  “老一代水聲人教會了我們﹐人的理想﹐要與祖國的需要緊密相連。”1994年﹐楊德森曾去美國洛杉磯參加第21屆國際聲圖像大會﹐他因論文《菲涅爾積分在水下噪聲源識別中的應用》引發關注。美國四大海軍基地之一的聖地亞哥海軍基地專門邀請楊德森作了“水下聲成像技術”的學術報告﹐並參觀基地。

  20世紀80年代末﹐船舶工業遇冷﹐出國下海成為潮流﹐楊德森周圍很多人都離開了水聲。也有人來勸他離開﹕“水聲專業難﹐面向又窄﹐既辛苦﹐又不掙錢﹐別搞了﹐轉行吧。”楊德森委婉地說﹕“經商﹐我可能不太行。還是在高校裡踏踏實實做點事吧。”

  楊德森的血脈裡已經融入了哈軍工的精神基因﹕人的理想﹐要與祖國的需要緊密相連。我們的事業﹐就是國家在相關領域的急需服務﹐國家需要我們在哪裡﹐我們就要把自己釘在哪裡。

  如今﹐每年新生開學﹐哈爾濱工程大學都會邀請楊德森為他們做專業導論﹐他的開篇總是一張特別的地圖﹕“在普通人眼裡﹐中國的版圖形狀是一隻雄雞﹐但是當你考入哈爾濱工程大學這天起﹐請記住﹐我們的版圖是一支熊熊燃燒的火炬。火炬的托盤和手柄﹐就是中國的海洋版圖。我們的國家還有三百萬海疆等待著我們守衛﹐這是每一個水聲人必須有的責任擔當﹐這是我們從前輩手中傳承的自覺使命。這是每一個哈工程學子應有的信念情懷。”

  《光明日報》( 2019年05月26日 07版)

[ 責編﹕曾震宇 ]
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