水声学科到底是做什么的？杨德森院士带你走进这个神秘的领域

杨德森，1957年生，中国工程院院士、教授、博导，1982年1月毕业于哈尔滨工程大学水声系，1998年获哈尔滨工程大学水声工程学科博士学位，我国水声工程领域知名专家、水下矢量声学理论与应用研究的先行者。他长期从事水声工程领域的科研和人才培养工作，在矢量声呐技术、潜艇声隐身技术，尤其是潜艇辐射噪声测量、噪声源识别等方面取得了多项开创性的研究成果，为我国声呐技术和水中兵器声隐身工程的进步作出了重要贡献。曾获国家科技进步二等奖2项、三等奖1项和省部级科技进步奖16项，获国家发明授权专利36项，发表学术论文152篇，撰写专著两部。带领团队获得“水声工程”国家万人计划重点领域创新团队、教育部优秀创新团队、国防科技创新团队、教育部首批全国高校“黄大年式”教师团队等荣誉。现兼任国务院学位委员会船舶与海洋学科评议组召集人、国家科学名词术语审定委员会声学分委员会副主任、国家重大科技专项“深海空间站”项目组副组长，获全国创新争先奖章、何梁何利科技进步奖、马大猷声学奖等荣誉。

哈尔滨工程大学的水声楼里，杨德森院士戴着近视镜，穿着一件朴素的夹克衫，与同事聊天时语气幽默、亲切随和。正是这样一位平易近人的中国学人用一个个创新性科研成果，为祖国的万里海疆保驾护航。

★弯道超车★

    几乎所有记者见到杨德森，采访的第一个问题都是：杨院士，您所从事的水声学科，到底是做什么的？

    杨德森会这样给大家“科普”：人类在陆地生活离不开信息交流，开发利用海洋也离不开水下信息的获取、交流、判断与识别。到目前为止，只有声波能在海水中远距离传播，无线电波、光波等都因海水强烈的吸收而无法远距离传播。水声工程学科因此应运而生。它是对水下声波的发生、传播和接收过程中声学特性及其应用的研究。简单说来，就是如何将人类“耳朵、眼睛和嘴巴”的功能，延伸到水中。

    祖国的万里海疆，肯定离不开水声这一大海中的“器官放置”，这个“器官放置”的声呐就是用于对水下目标的探测、定位及识别。潜艇是海军的“撒手锏”，优势就在于它的隐蔽性。二战前后，初有潜艇的时代，谁有潜艇谁就拥有了海上的战争优势，而几十年后的今天，一艘寂静无声的潜艇才真正具有杀伤力，不能在水下“隐声”的潜艇等同于暴露的“狙击手”，完全失去了战斗能力。所以，对于出没于深海碧波间的各种水下航行器而言，能否“静默”关乎性命与存亡。

    最大限度地令水中航行器减振降噪，增强安全隐蔽性，同时更灵敏地捕捉对方的噪声声波，知己知彼，为祖国的万里海疆打造水下的“千里眼”和“顺风耳”，“听噪辨声”与“降噪隐声”如同一对“矛”与“盾”，成为杨德森毕生研究的核心内容。

    传统的标量声呐为了“听得更远，找得更准”，基阵体积、重量不断加大，舰艇不得不为巨型声呐付出更大更多的代价。

    1997年，杨德森带领团队，突破多项关键技术，研制成功了我国第一套矢量声呐，建立了水下声场的矢量探测模式，矢量声呐由此诞生。

    矢量声呐的重量、体积和能耗远低于普通声呐，而目标侦测信噪比却高于普通声呐10分贝以上。它成为新型声呐技术的重要支撑，其诞生也使我国成为掌握这项技术的少数国家之一。矢量技术以其难以估量的社会与军事效益，被称为“二十世纪中国水声界最具代表性的创新，使我国声呐技术产生了革命性进步”。

    杨德森作为党的十九大代表在接受媒体采访时指出，“中国现在要想走科技强国和海洋强国的道路，就必须要在优势领域实现科技创新的‘弯道超车’”。矢量技术正是中国科学家在海洋强国征途中典型的“弯道超车”。

    俄罗斯专家访问哈尔滨工程大学时，特别提出要与杨德森会见。参观后，俄罗斯专家颇为感慨地说：“世界上矢量传感器做得最好的是我们和你们，但是你们现在已经超过了我们。”“我在这里见到了世界上最好的矢量传感器。”那一刻，杨德森深深感受到一位知识分子对祖国和平繁荣的渴望与深情。

★师生情谊★

    探索的路总是艰难的。

    矢量探测技术提出之初，理论探索异常艰难，业界也有质疑。对于一个工程上几乎可以被忽略的高阶小量为什么会产生如此大的作用，当时包括杨德森在内，其实也没真正悟透。

    杨德森一直试图解释，矢量声呐技术是如何把各种影响测量的因素一点点找回来的，就像数学上把忽略的项重新加回来一样。但是，一向非常较真的他觉得这个认识还不全面。他也曾向自己的老师——水声界元老杨士莪院士讨论过这个问题。但听完学生的解释后，杨士莪只说了一句“好像有点道理”，就没再吱声。

    2001年，我国海军决定为矢量声呐技术开展一次实艇考核。杨德森团队在青岛某码头的山顶灯塔处装起一个仅能容下几张桌子的板房，用来接收海上测量传回的无线电信号，除了做试验的几个人有凳子，其他人只能站在山坡上。团队每天清晨上山、晚上回来，几个月的时间如同慢刀割肉，在一段上不去的坡路上煎熬。

    杨德森说，那些年最苦的不是探索方向的煎熬，也不是试验中的辛苦，而是在各种压力与国家期盼之间，无法言说的孤独与迷茫。但这一切他又一个字也不能表达，因为团队的一干人马望着他的背影在坚持。身后支持他的母校，静静地等待着试验结果。海军为矢量声呐组织的这个庞大的实艇考核，更需要杨德森能给国家创造出一个科研奇迹。

    最后一天正式考核前，杨德森看着已经累得黑瘦的团队成员，忍不住说了一句：“这次试验不成功，我就从这里跳下去！”

    考核全程由军方操作，不允许科研人员参与，一个团队奋斗了几年的心血，要在几个小时内收到“生死判决”，团队每个人的心都紧张得快要跳了出来。

    那短短的几十分钟，比几年还要漫长。

    当矢量声呐第一个信号出现在屏幕上，团队一下子沸腾了，憋了几年透不过来的气一瞬间在海风之中吐了出来。收工回到哈尔滨时，正好是农历大年三十。这次试验的成功是中国水声由标量迈向矢量的里程碑。

    16年后的某一天，杨德森认真地从数学原理、物理原理等七个方面清楚地向杨士莪解释了当年提出的问题。他开玩笑地自嘲道：“老师提个问题学生十几年没解出来，我算不得一个好学生啊。”

    杨士莪这才告诉杨德森，其实提问的那天，自己口袋里的小本子上记录了专家提出的100多个问题，看到学生压力太大了，手就没掏出来。“你能用16年解释清楚这个问题，已经很好了。”说着杨士莪把存了十几年的小本子递给了杨德森。

    随着理论的探索与推进，如今的杨德森回答这些问题显得从容轻松，但老师当年对学生科研探索的守护，依然深烙在他的心中：“如果老院士当时真把那些问题掏出来，我真不敢想象还会不会有今天的矢量声呐技术了。”

★柳暗花明★

    张揽月是杨德森团队的一员。“杨老师最让人佩服的是，当科研一次次看似已经走投无路的时刻，他总能带着我们绝路逢生、柳暗花明。”

    杨士莪评价杨德森：“杨德森就是有那么一种韧劲儿，能坚持到底。”

    潜艇的声隐身性能是其生存和威慑的保障，从1992年开始，杨德森试图用一种新方法实现潜艇的声隐身。

    谁也没想到，一个经过理论推算感觉完全没有问题的项目，在实验室试验阶段就被困住了，而且一困就是11年。团队年年优化设计，调整试验数据，却始终测不出理想的数据。

    最后，团队的其他成员都忍不住劝杨德森：“杨老师，这不行啊，算了吧。”

    2011年年初，杨德森一狠心，和大家商量：“咱们最后再坚持一次，到松花湖做湖试，如果还不成功，我向你们保证这个项目至此结束，这个方向我们就不做了。”

    又是一个谁也没有想到。

    外场的最后一次试验竟然瞬间成功，面对着漂亮的试验结果跳动在屏幕上，在场的所有团队成员一时间目瞪口呆，11年的漫长煎熬，此刻的幸福来得太突然了。

    科学不相信神力，所有的成功必有依据。杨德森开始整理反思整个试验过程，最终分析查找出原因，当即决定趁热打铁，马上租船，安排海上试验，2012年1月，试验在海水里拿到了更加稳定的数据。

    在矢量水声技术的不断优化升级中，走向深海是其必然的方向。水密问题成为水听器走向深海的巨大障碍，在浅海试验从未失手的设备，一进入深海环境，开始反复出现水密问题，大家想了很多办法，甚至请来化工专家，专门研究特殊的密封材料。

    这个问题困扰了杨德森团队半年之久，无论怎么修改，试验仍然没有成功。一向生龙活虎的几个年轻老师甚至开始躲着杨德森了。

    这一次，杨德森把大家找到一起开会，放了“狠”话：“一个技术在理论上做得再完美，不能实际应用就等于零。工程问题就是要解决实际问题的。当年试验成功只是验证了这个技术在理论上的可行性，离实际应用还差得远呢。将来浮标怎么用？测噪怎么完成？上艇如何安装？技术怎么配套……以后我们的研究道路还很漫长。为国家做事就要有使命感，绝不能让矢量水声技术卡在水密上。”

    这就是杨德森的科研风格，也成为团队的科研精神。

    会后没多久，有一天，杨德森从家里走路上班，路过学校操场，突然想到大家始终在思考异种材料之间的水密，为什么不干脆换个思路，从全系统的角度整体解决水密问题。结果，新方案仅用了一天时间，就解决了纠缠半年之久的水密问题。

    时洁既是杨德森的学生也是团队的青年骨干。她说：“这就是我们院士的特点，你看他平时乐呵呵地爱开玩笑，但做起科研、较起真来我们都怕他。”“同样都在做一个科研内容，但花的心血不同，所以出来的东西也就不一样。杨老师为这个技术的应用想得更多，看得更高，因此也走得更远。”

    杨德森有三位“偶像”，他们分别是中国水声研究领域的三大巨匠——杨士莪院士、何祚镛教授、汤渭霖教授。杨士莪在没有依托、没有基础的情况下，零起点建起了新中国的第一个水声专业，称得上是战略科学家；何祚镛的严谨与细致在水声界远近闻名；汤渭霖无论是做人做事做学问，简洁、智慧、大气。

    “三位教授一直是我做人做事做学问的偶像，但杨教授的睿智、何教授的严谨、汤教授的简洁，我还都没有学到位。”但有一个共同点，杨德森却是学到位了，那就是老一辈科研工作者吃苦耐劳的精神——

    在西安试验现场，为了更好接收声音信号，杨德森对“通宵连轴转”习以为常；

    南海水声考察时，杨德森是最年轻的考察队领导，甲板温度高达50℃，放个鸡蛋几乎瞬间凝固，长时间的海上试验，淡水告罄，他和同事就把压载水仓漂着油污的水烧开了喝，在三个月的考察中，体重下降40多斤；

    大连出海时，团队经费紧张，租用的是一条集装箱船，船上的三个集装箱就是男寝、女寝和操作间。船上床位不够，杨德森晚上睡在操作间，白天卷起被褥干活，身体有恙也坚持不下船，午饭时给操作的同事们递黄瓜解渴，那段岁月中黄瓜的美味至今让他们津津乐道

    …………

    杨德森团队的每位成员都能讲出一段传奇。出海是一件辛苦事，在海上颠簸几天后，人的身体机能会发生改变，出现各种不适应，晕船的程度各有轻重。可实验周期一旦排好，就必须风雨无阻，再难受也要记录试验数据。于是，每个人身边都放一个桶，吐一口，记录一个试验数据。

    杨德森说，做科研没有什么神力和幸运，也没有上帝的门和窗子，能吃苦是前提，能坐住冷板凳、能坚持是王道，要坚信办法总比困难多一点，这条路走不通的时候，旁边的路也能走。能做成一点事的人，就是坚持到最后的那个。

★一夜成名★

    杨德森是传说中的学霸。他出生在黑龙江穆棱，从小贪玩淘气，但学习成绩一直名列前茅。当年，县里来了一队北大荒知青，让幼小的他看到了一个完全不一样的世界。他们讲大学是什么样的，讲教授授课时的风采，讲校园的学习氛围。

    一起爬山时，他们问杨德森：“为什么爬山要哈着腰？”杨德森回答：“因为身体重心要移动。”一起剥葱时，他们又问：“为什么会流眼泪呢？”杨德森回答：“因为大葱的分子进了眼睛。”他们总会笑道：“你答得不全对，但已经很不错了。”

    从那时起，杨德森对大学有了无限的向往。按照当时的政策，只有下乡成为知识青年，才有可能获得考大学的机会。于是，高中毕业的第四天，他就下乡了。

    然而，成为知识青年没让杨德森获得大学的“入场券”。他因为会拉小提琴，被县文工团带出了小山村。1977年，国家恢复高考，杨德森马上准备复习备考，但手里什么学习资料都没有。他赶紧托人在县城找了一套农村电工培训丛书。这套书的内容既多且杂，数学、物理、化学，什么知识都涉及。一看书，杨德森才发现自己不懂的东西太多了，心理压力陡增。

    杨德森找到当年教过他的那位知青朋友辅导功课。白天排练，晚上演出。

    1977年的高考报名人数有570万人之众，而最终录取仅27万人左右，比例不足5%。黑龙江也因为报考人数太多，在正式高考之前，进行了一轮筛选预考。

    杨德森在筛选预考中排名全县第二。成绩一出来，他在当地“一夜成名”，周围人都在议论，那个“拉小提琴的考中了状元”。文工团也悄悄开起了绿灯，给他留出了更多的复习时间。

    “当周围环境把你高高举起时，你也就很难举重若轻了。”杨德森的人生第一次感觉到一种巨大的压力。走进考场，在叔叔辈、阿姨辈的考生中间，他想起了父亲的话：“十年的考生都聚在一起，竞争之激烈，比考状元还难。”

    那一年，黑龙江的作文题目是“每当我唱起东方红”。杨德森联想起冰心的一篇散文。于是化用了其中的一句话，写下：“每当我唱起东方红，纷至沓来的思潮，把我像一叶扁舟漂起在浩荡无边的感受大海之上……”

    “我们学校的很多老师都参与了高考阅卷，他们都在议论这篇文字，有人说通，有人说不通，还有人读出了一些特别的意蕴。当然，他们都不知道这是我写的。我就想，既然考卷给老师留下了这么深刻的印象，没准我还真能考上。”

    这一年春节，杨德森收到大学的录取通知书，从此踏上了水声领域的漫漫征途。

★默默无闻★

    杨德森在我国水声研究领域算得上师出名门。

    当年，杨德森考入的这所大学的前身是新中国第一所高等军事技术院校——中国人民解放军军事工程学院（哈军工）。哈军工是在新中国第一代领导集体的决策下诞生的，陈赓大将任首任校长。学校历史上共培养了200多位将军和院士，后来更名为哈尔滨工程大学，依然是国家船舶工业、海军装备、海洋开发、核能应用领域重要的育人和科研基地。

    杨德森考入的是新中国的第一个水声专业。哈尔滨工程大学水声学院是中国水声界高水平人才的摇篮和水声技术新理论、新技术、新方法的源头，新中国七成以上的水声高层次人才毕业于此。

    然而，杨德森和他所从事的水声专业却鲜为人知。杨德森的儿子在高考咨询会上填表时，对方问他父亲是做什么的，儿子说：“水声。”对方不解，听成了“搞卫生”，他儿子再次解释，对方就在表格里写了“水生”两个字。杨德森听后开怀大笑。

    杨德森的学生在黑龙江省内做科普，接待部门不知道水声专业为何物，看到有一个“水”字，就直接把学生分配到了养鱼场，让人啼笑皆非。

    水声的默默无闻，如同电视剧《潜伏》中代号“深海”的特工，选择了这个职业就意味着从此要不为人知，放弃名利。杨德森则像水下声呐一样，为了祖国的万里海疆，默默地“潜伏”在深海之下。而能在一个领域不计名利地“潜伏”一生，正是他的信念使然。

    杨士莪常对学生谈起自己的留苏经历，五个实验室，只对中国学生开放三个，另外两个的其中之一就是“水声”实验室。“核心技术机密，靠化缘是要不来的。”杨士莪说，“我们中国人说什么也得搞出来。”所以，回国后他与一批老一代水声前辈开始在没有依托、没有参考的情况下零起点建起了新中国第一个水声专业。

    “老一代水声人教会了我们，人的理想，要与祖国的需要紧密相连。”1994年，杨德森曾去美国洛杉矶参加第21届国际声图像大会，他因论文《菲涅尔积分在水下噪声源识别中的应用》引发关注。美国四大海军基地之一的圣地亚哥海军基地专门邀请杨德森作了“水下声成像技术”的学术报告，并参观基地。

    20世纪80年代末，船舶工业遇冷，出国下海成为潮流，杨德森周围很多人都离开了水声。也有人来劝他离开：“水声专业难，面向又窄，既辛苦，又不挣钱，别搞了，转行吧。”杨德森委婉地说：“经商，我可能不太行。还是在高校里踏踏实实做点事吧。”

    杨德森的血脉里已经融入了哈军工的精神基因：人的理想，要与祖国的需要紧密相连。我们的事业，就是国家在相关领域的急需服务，国家需要我们在哪里，我们就要把自己钉在哪里。

    如今，每年新生开学，哈尔滨工程大学都会邀请杨德森为他们做专业导论，他的开篇总是一张特别的地图：“在普通人眼里，中国的版图形状是一只雄鸡，但是当你考入哈尔滨工程大学这天起，请记住，我们的版图是一支熊熊燃烧的火炬。火炬的托盘和手柄，就是中国的海洋版图。我们的国家还有三百万海疆等待着我们守卫，这是每一个水声人必须有的责任担当，这是我们从前辈手中传承的自觉使命。这是每一个哈工程学子应有的信念情怀。”

作者：金声，供职于哈尔滨工程大学党委，曾多次参与媒体对杨士莪、杨德森等团队的采访。

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内容来源：光明日报

文字：金声

制作：姚晓丹 王长江

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