近代建筑声学在中国的奠基

[CENTER][B]近代建筑声学在中国的奠基 ——以清华大礼堂听音问题校正为中心的考察[/B][/CENTER] 　　1925年8月，应清华学校教务长梅贻琦(清华当时唯一的物理学教授)之聘，1923年取得哈佛大学哲学博士学位、1924年回国任教东南大学的叶企孙（1918级），回到清华母校主持创建物理学系。1926年秋，物理学系正式成立，叶企孙成为首任系主任。此时，校内也存在对物理科学的现实需求，1921年落成的清华大礼堂音响效果差，由于缺少物理学专门人才，只能依靠自然科学部教师和校内工程师探索解决方案，自然很难切中问题的实质。于是，物理学系最初的研究工作就此展开，逐步开启近代建筑声学在中国奠基的历程。 　　一、赛宾开创的近代建筑声学 　　近代建筑声学（Modern Architectural Acoustics）创立之前，建筑声学作为经验性知识的历史可上溯至古代希腊、罗马时代的露天剧场。公元前1世纪，罗马建筑师维特鲁威(Vitruvius)在《建筑十书》（De Architectura Libri Decem）中记述了古希腊露天剧场用共鸣缸调节音响的方法，认识到无响区、回响区、余响区、和响区四种不同音响区域的存在。 中世纪的教堂，由于内部大空间和石质光滑的内墙面，室内声音的可辨度较差，然而却与神秘的宗教氛围相适应，建筑声学问题尚未突显出来。16、17世纪，意大利建造大型剧场（如可容纳3000观众的奥林匹克剧院），由于观众的吸音和剧院内奢华的软装饰，弥补了建筑形制对室内音质的负面影响。随着十九世纪兴起的工业化与城市化进程，公共性集会增多，体量宏大的教堂应运而生。意大利米兰大教堂体积达2万多立方米，大理石材质，平常礼拜者不过千人，演奏风琴时混响时间长达8秒，讲话时声音一片混乱，室内恶劣的音响效果已冲出宗教神秘性的掩盖，成为亟待解决的现实问题。19世纪初，德国人弗里德利克•察拉迪（E.F. Freidrich Chlaudi）的著作《声学》（Acoustics），开始致力于解释混响现象。1877年，英国物理学家威廉•瑞利（Lord John William Rayleigh，1842—1919年）发表巨著《声学原理》（The Theory of Sound），声学成为物理学中相对独立的分支学科，拉开近代声学的序幕，运用声学原理科学地解决建筑声学问题成为可能。 　　1895年，新建成的哈佛大学弗格艺术博物馆（Fogg Art Museum），讲演厅却因无法听闻的音响效果而不能使用，“这座建筑跟院子里的其他任何讲演厅一样不能让人满意，消除这些障碍是研究生们的义务!” 于是，哈佛大学校长埃利奥特（Charles W. Eliot，1834—1926年）向物理学系求助，27岁的助教W.C.赛宾(Wallace Clement Sabine，1868—1919年)受命，并试图从科学中为这个多年悬而未决的问题找到一个合乎逻辑的、可定量的答案。 　　塞宾与两位实验室助理选取桑德尔斯剧院（声效极佳）、杰弗逊大厅讲演室（声效一般）、弗格讲演厅（声效极差）为真实的物理模型，把杰弗逊大厅地下室装备成混响测试室，并借用桑德尔斯剧院数百个软椅垫，每天午夜后进行实验。用管风琴作为声源，在房间中产生大约512赫兹的中频段声音，然后将声源切断，再测量声音从刚刚切断到衰减至听不到所花的时间，仪器仅为秒表和试验者的耳朵。通过研究和测试得出： 　　当声源停止发声后，室内声场逐渐减弱至听不到所延续的时间，即混响时间，是衡量室内音质的重要参量；混响时间与房间体积成正比，与房间界面及家具对声音的总吸收量成反比，即著名的塞宾混响公式： 　　T=0.163V/A 　　（其中T为混响时间，单位秒；V为体积，单位立方米；A为总吸声量，单位平方米。） 　　此外，赛宾还测得一些普通建筑材料的吸声系数，得知地毯、帘幕、座垫以及类似材质具有缩短混响时间的功能。通过在后墙上部和穹顶凹陷处安装毛毡的补救措施，弗格讲演厅最终获得了良好的声学效果。塞宾公式作为近代建筑声学创立的标志，成为人们处理建筑声学非常有效、实用而简明的指导理论。特别是“混响时间”概念，具有明确的物理意义和可测得数据，为建筑声学设计和音质评价提供了规范的技术参量。随后塞宾进行的波士顿音乐厅音效设计，验证了其建筑声学理论的科学性，优良的音质至今仍为世界称道。 　　二、求解清华大礼堂听音问题 　　近代建筑声学问题在中国的发生，源自在中国建造的美式建筑形制导致的听音困难。当时的清华因其作为留美预备学校的特殊身份，首先从研究对象和研究主体方面，成为开创中国近代建筑声学研究的源头。然而，在真正运用赛宾理论科学地求解清华大礼堂听音问题之前，清华校内曾经过一段短暂的经验性探索。 　　1、地板抬高方案 　　清华大礼堂由美国建筑师亨利•墨菲（Henry Killam Murphy，1877—1954年）设计，始建于1917年9月，1920年3月落成，与图书馆、科学馆、体育馆一起构成清华早期的“四大建筑”。大礼堂融合希腊式与罗马式建筑风格，建筑面积1840平方米，体积12350立方米，坐席1400个，是当时中国大学中最大的礼堂兼讲堂。 由于在建筑设计中没有进行建筑声学设计，大礼堂落成之日，演说时听闻不清晰的问题随之而来，遂为清华学校寻求解决方案的当务之急。 　　1924年，学校首先委派自然科学部教师海宴士、李广诚等三人研讨此问题。他们认为新礼堂内部四壁直角太尖，致使声音不易传达，由此初步提出应对方案：或“将橡皮地板提高，钝其角度”；或“用布幕或他物挂礼堂天花板作圆形，则角度可以加多。” 海宴士为清华学校高等科的数学教师，通过一般性观察和经验性分析得出的仅是极粗略的方案，不可能切中建筑声学问题的实质。而当时清华学校“科学馆化学、物理等部正谋扩充，楼下办公处必须他迁，适中地点颇不易得。如能迁入新礼堂，为最适当。” 对于大礼堂地板提高、取消楼座后，下层可以作为学校办公处，无论校方还是海宴士都满意于此方案可能一举两得。不过，提高大礼堂地板方案的科学性和可行性，校方计划交由居住天津的清华同学关颂生工程师研究。 　　2、叶企孙小组：创造性地运用建筑声学理论 　　海宴士研究大礼堂听音问题时，清华学校仅梅贻琦一名物理教授，缺少专门的物理学研究力量。1925年8月，叶企孙从东南大学受聘为清华学校物理学教授，大学毕业不久的赵忠尧同来任教，并于1926年4月26日正式成立清华学校大学部物理学系。 这样，清华大礼堂听音问题成为叶企孙主持的物理学系首要求解的最具现实性的科学问题。 　　叶企孙教授领导创建之初的物理学系同人赵忠尧（教员）、施汝为（助教）、郑涵清（教员）以及实验辅助人员阎裕昌等组成研究小组， 他们不仅在某些物理学前沿已有相当的研究积累，而且对国外建筑声学的最新进展有全面的把握：从塞宾公式与1922年哈佛大学出版社出版的《塞宾声学论文集》（Collected Papers on Acoustics, Harvard University Press），到伊利诺伊大学物理教授沃特森（F.R.Watson）于1918年至1924年改良该校大礼堂，1923年出版专著《建筑声学》（Acoustics of Buildings），再到1924至1925年间关于细化混响时间的几种最新研究，如美国Riverbank建筑声学实验室主任P.E.塞宾（P.E.Sabine）区分了满座情况下，讲演、轻音乐、重金属乐混响时间的差异；莫斯科国立音乐研究所S.里夫舒茨（Samuel Lifshitz）得出大容积建筑混响时间的计算公式。叶企孙研究小组掌握了通常情况下塞宾公式的意义，初步认识到大空间结构、发声特点、声场分布、温度等因素对混响时间的影响。在此基础上，他们求解清华大礼堂听音问题具有充分的理论依据和最新建筑声学实践的参考。 　　叶企孙小组运用建筑声学理论，分析出导致大礼堂听音困难的原因和改良方法。拱顶造型、石灰砖材质的内墙直接造成听音困难，“一部分因吸收声音之材料太少，以致余音时间太长；一部分因形状关系而发生回音。故改良方法，统归于增加相宜之吸音材料于相宜位置。换言之，问题有三：用何物？用多少？置何处？” 他们进而运用理论公式和实验测试相结合的方法，求解清华大礼堂听音问题。运用塞宾公式计算出清华大礼堂空场时总吸音能力为270平方米开的窗， 通过实地测试所得为267平方米开的窗。 　　何以出现实测与公式计算的差异？这里体现出叶企孙小组科学创新的精神，而非机械地因循塞宾公式。其一，将塞宾公式未考虑在内的室内温度变化对混响时间的影响作为调整系数，提高了实验的准确性；其二，没有照搬塞宾测定的着西服者的吸音能力，通过实验研究，得出在各种情形下（着棉衣或夹衣情况下，区别离散者、听众的坐、立情形）着中国衣服者的吸音能力，对塞宾公式中国化的修正提高了科学的精确性。改良清华大礼堂听音困难虽是个案研究，叶企孙小组绝非限于就事论事，而是注重探索建筑声学中具有普遍意义的科学规律，得出“别处也可以永久应用的材料”。 着中国衣服者吸音能力的测定，为当时中国建筑声学提供了重要的基础参数。 　　通过以上两点修正，得出清华大礼堂最适宜的混响时间为1.75秒，包括听众时的总吸音能力需达到1160平方米（开的窗），按冬服（夏装吸音效果可不计）半座（700人）计算，堂内已有吸音能力为690平方米（开的窗），还需补充吸音能力470平方米（开的窗），圆拱顶、四弧面、四墙壁为铺设吸声材料的主要位置。 　　对于吸声材料的选择，叶企孙仍然根据中国实际指引创新的方向。他通过比较美国出产的四种吸声材料，认为从美观、易于安装和性能价格比方面考虑，石棉隔音毛毡（Asbestos acoustical felt）最适合于清华大礼堂。由于历史上华北盛产兽毛和毛毡，北京织毡业兴盛，叶企孙小组致力于吸音毛毡的国产化。1926年6月4日叶企孙记载，“物理学系同人现正在体育馆一小室中试验京中毛粘铺所出之各种软粘，比较其吸收声音之能力，以供选择。” 1927年10月以来，叶企孙还与北京仁立地毯公司凌其峻合作，着手制造吸音毡。 吸声材料的国产化探索体现出叶企孙主持建筑声学研究敏锐的问题意识。尽管其研制成果未见记载，却与建筑声学创立后继之而起的主要方向之一—研制各种吸声材料的指向是一致的。当时关于消除室内听音问题流行的一种通俗的误解，即室内张金属线可以消除听音困难，叶企孙小组通过清华大礼堂听音问题的科学分析、实验和论证，及时匡正了非科学的谬见。 　　此时中国建筑声学的进展，一方面有叶企孙小组在国内的实践，同时也离不开清华留美学生的作用。在麻省理工学院学习建筑工程的1925级清华同学蔡方荫，1926年5月4日致信叶企孙教授，就改良清华大礼堂余音提出自己的见解。叶企孙遂请蔡方荫在美国作专业的协助。在此引述蔡方荫致叶企孙的信，可见以清华大礼堂听音问题校正为核心，国内外在建筑声学信息、见解方面的互动，以及清华学人密切联系理论与实践的科学精神： 　　“……（蔡方荫）在麻工习建筑工程，近日正研究建筑声学也。……迄今读萨拜因（哈佛已故物理教授）、F.R.Watson（伊利诺伊大学物理教授）诸人关于建筑声学之著作始恍然，建筑师于计划母校大礼堂时，于其声音方面不但无精密之计算，抑且未尝丝毫注意及此：盖圆顶曲壁最易制成回声，砖石硬质最能处长余音（Reverberation），有于此已非计。而吾校大礼堂乃兼而有之，则其中声音之不佳，又何足怪数年前F.R.Watson因欲改良伊利诺伊大学大礼堂（亦系圆顶式，与吾校大礼堂极相似）之声音曾费有六年之研究，并在以萨拜因所得之结果，于改良之进行始渐有端倪。最后乃决定用毛粘遍遮四壁及圆顶以吸收声浪而缩短余音，效果极佳。荫以吾校大礼堂之建筑及缺点与伊大礼堂者极相仿佛，则改良之法似以用毛粘为最佳。他种方法如用Sounding Bar升高地板毁去圆顶等，或效果不大，或不易实行，均非善法也。至用毛粘之法Watson所著Acoustics of Buildings（《建筑声学》）一书述之最详。此书想先生早已见之，荫于此道颇饶兴趣，故不揣冒昧读呈于右。先生之研究必有相当之结果，报告编成后尚乞以一份见赐，俾资参考，是为至盼。” 　　叶企孙附记：“信中近述减少大礼堂余音之方法，与企孙拟采用者相同。另函蔡君请其在美协助。” 　　关于清华大礼堂听音问题校正的研究成果，1926年10月叶企孙与赵忠尧写成最初的报告刊载于《清华学校校刊》（1926年10月19日，第三期第二版）；实验成果由赵忠尧完成《着中国衣服者之吸音能力》的论文，作为1927年中国科学社第12次年会交流论文， 发表于当年的《科学》杂志； 1927年12月叶企孙总其大成作研究报告《清华学校大礼堂之听音困难及其改正》，刊于《清华学报》第4卷第2期。清华大礼堂听音问题研究成果的发表以及在中国科学社年会上的交流，使建筑声学研究和实践由清华学校进入更广泛的科学共同体视野，20年代末中国引进建筑声学理论并富有创新的研究，为中国近代建筑声学的起步奠定了基础。 　　三、清华大学留美公费生制度培养的电音学人才 　　1929年秋清华大学开办研究院，先行成立物理研究所，主任由物理学系主任叶企孙兼任，“室内余音”列为物理研究所的主要研究课题。 然而现实问题是，物理学系教授各有专门的研究范围，叶企孙研究磁学，吴有训研究X射线，萨本栋、任之恭研究电振动及电波，周培源研究相对论及量子论，赵忠尧、霍秉权研究原子核物理学， 建筑声学研究显然缺少专门人才。20世纪30年代，声学与现代科学技术进步息息相关，国际上建筑声学学科业已形成，与电声学、语言通讯成为国际声学前沿，集中了一批知名的声学专家从事研究。跟踪世界建筑声学的最新进展，培养中国自己的建筑声学人才，成为叶企孙积极筹划的问题。 　　随着1929年清华留美预备生制度的结束，1933年开始实行清华大学留美公费生制度，在全国范围内考选具备研究基础者派遣留学。叶企孙将学科优先发展与国家社会需求相结合，正如赵忠尧先生回忆，“他从我国科学事业长远发展的需要和近期国家的急需，特别是面临日寇侵略的形势的要求出发，广泛听取有识之士的意见，高瞻远瞩地选择确定了招考的专业及名额。” 1936年招收第四届留美公费生时，特别在物理学门中强调“注重电音学”（Electro-acoustics）， 北京大学物理学系毕业生马大猷考取此名额。 　　根据《国立清华大学考选留美公费生规程》和《留美公费生管理规程》规定，“公费生录取后，于必要时须依照考试委员会之规定留国半年至一年，作研究调查或实习工作，以求获得充分准备，并明了国家之需要。其工作成绩，经指导员审查认可后资送出国。” 　　1936年11月至1937年6月马大猷在国内作研究调查，由北京大学物理学系朱物华教授（1923年以第一名考取清华留美专科生资格）和清华大学物理学系任之恭教授联合指导。他通读了1929年至1936年间发表于《美国声学学会会刊》的论文，通过检索《科学摘要》更广泛地阅读声学论文， 对国际声学现状和发展趋势有了全面把握，撰写综述报告《声学的发展和展望》，还运用阴极光示波器对中国语言的波形及频率进行傅立叶分析，获得了几千个实验数据。马大猷得以兼容北京大学物理学系和清华大学物理学系在无线电、应用电学研究方面的优势，为赴美研习建筑声学做了充分的准备。 　　1937年12月，马大猷赴美国加州大学洛杉矶分校（UCLA），师从物理学系主任国际声学权威努特森（V.O.Knudsen）教授攻读建筑声学专业研究生，很快加入房间内简正波数目与频率关系的研究。他从简正波频率空间的物理图像出发，对三个扇形面和三条轴线上的频率点容积的算法进行校正，完成论文《低频范围矩形室简正方式的分布》，简化了研究组同人波尔特推导出的公式，成为波动声学的一个基本公式，并写入声学教科书。 　　1938年9月，马大猷进入建筑声学的发源地——哈佛大学物理学系，师从亨特副教授（F.V.Hunt）（图6），运用波动声学方法研究矩形房间中声衰变过程。1939年，马大猷、亨特导师和同为研究生的白瑞纳克（Leo.L.Beranek，1914年—，当代著名声学家）合作发表研究成果《矩形房间中声衰变分析》，提出声吸收与声波的入射角度有关，根据声波衰变过程对简正波进行分类，然后分别考虑其衰变过程的思想，给出分析混响时间的新方法。 它克服了仅依据实验（塞宾）或运用统计声学方法（德国科学家耶格，A.Jaeger）导出的塞宾公式，一方面无法适用于吸声量很大的房间，另一方面忽略声衰变细节的不足，被公认为是继赛宾之后建筑声学发展的新里程碑，使建筑声学由半经验的统计方法走向精确的波动声学方法。由此，马大猷获得哈佛大学硕士学位。 　　同时，清华大学公费留美规定的两年期限将满，马大猷的研究工作仍在深入。1939年1月18日他致信梅贻琦校长：“兹以两年期限将满，盼继一年，以竟未完成之工作，并将得机会入关于电音仪器之工厂取得实际经验，特此呈请于公费期限延长一年。”此后，马大猷呈报梅贻琦校长1939年度研究工作计划：“1939年6月至9月，去Ballantine实验室实习实用音学；1939年9月至1940年6月，在哈佛大学从Pierce及Hunt教授研究超音波及建筑音学。” 在延期一年的时间里，马大猷将室内均匀边界的假定扩展到声学性质不均匀的边界条件下，继续运用简正波理论，经实验验证取得了很好的结果，并获得哈佛大学博士学位。1930年代末，矩形房间简正波理论是国际建筑声学界最具影响的开创性工作，清华大学留美公费生马大猷直接参与到这一前沿领域的研究中，并成为室内声场简正波理论的奠基者之一。 　　国际上最前沿的建筑声学研究理应随着马大猷的回国而在中国展开，遗憾的是被抗日战争无情地中断。1940年8月，马大猷回国任西南联合大学电机系副教授，他只有在电机系教学工作之余，凭个人力量继续声学研究，完成了颤动回声、声场起伏现象、国语中的语音分配、声频振荡分析等声学基础问题的研究，成果在国外发表，而其创造性的建筑声学研究无法在国内实现。惟有在1941年4月清华大学工学院主办的《研究丛刊》上，发表论文“建筑声学之发展”，详细论述国际上建筑声学的发展趋势。“建筑声学在理论上及实用上已臻全盛时期，以后之发展当为理论之简单化及实际问题上之尽量应用，吸音物质之有标准的制造及精密测量，以及在其他工业上，如飞机、汽车之制造等应用。”他在最后特别指出，“我国在抗战时期，当亦无暇顾及此升平时期之学问。惟其时于吾人生活极有影响，吾人对之渐加注意亦仅迟早之事耳。” 这些关于建筑声学发展的前瞻性话语，在当时中国无异于空谷足音。 　　直到新中国成立后的1955年，马大猷加入中国科学院应用物理研究所重新开始声学研究，并在周恩来总理直接领导的“科学技术十二年远景规划”制订中，提出发展中国声学的建议，才重新激活叶企孙开创的中国建筑声学研究和马大猷在国际建筑声学领域的建树，在人民大会堂万人礼堂音质设计、建设中国建筑声学学科体系的实践中发挥基础性作用。 　　四、中国建筑声学奠基何以源自清华 　　近代建筑声学在中国的奠基，源自清华大礼堂听音问题校正，叶企孙创建的清华物理学系开创了建筑声学在中国的实验和研究。同时，叶企孙敏锐地意识地建筑声学学科之于中国科学体系建构和国家社会需求的战略意义，通过清华大学留美公费生制度，中国科学家在国际建筑声学前沿取得了理论创新，培养出20世纪50年代引领中国声学事业迅速崛起的科学家马大猷。那么，近代建筑声学在中国的奠基，何以与清华有如此深厚的渊源？ 　　客观上，美国建筑师墨菲设计的清华大礼堂，在埋下听音困难隐患的同时，也埋下化解隐患的需求，尽快运用建筑声学理论求解现实难题成为必然，清华大礼堂作为研究对象开启了中国建筑声学研究。当然，求解清华大礼堂听音困难可以就事论事地完成，但是此后十余年中，叶企孙仍然为确立中国建筑声学事业奠基，作为构建中国科技发展蓝图的一部分。从1925年至1940年，清华之于近代建筑声学在中国奠基的意义，既得益于叶企孙的科学精神与科学眼界，也离不开清华的科学教育、学术环境与制度环境。 　　清华大礼堂听音问题研究与清华物理学系的创办与成长同步。对于清华大礼堂听音问题的科学认识，无论叶企孙小组还是蔡方荫，其敏锐的科学感知力和科学方法蕴含着清华物理教育的精神。 　　清华的物理教育，以培养学生主动的研究能力为目标。大学部成立前的清华学校，已注重“养成物理的概念及习用科学的方法，了解日常生活物理上之意义，并得他日精研纯粹科学及应用科学之基础。” 　　“于物理定律定理之研究，力求应用定量方法，又于注重根本原则之外，兼求令学生习知现代物理学上之进步。在选择讨论及试验材料之时，就各生将来欲专习之科目，如农、工、医或纯粹科学，加以相当注意。试验室工作，务令习于测算之精确及科学研究之方法。” 为培养可堪专门研究重任的人才，对于“各系课程多不取严格的限制，在每专系必修课程之外，多与学生时间因其性之所近，业之所涉，以旁习他系之科目。”习得规定的学分，只表明已修毕课程若干门，惟通过各系的毕业考试，才真正考核“学生对于其所专修之学科是否已有系统的了解、透彻的领悟，而能用其所学以应社会之需要。” 　　物理学系成立之初，课程训练方针十分明确，“是要学生想得透；是要学生对于工具方面预备得根底很好；是要学生逐渐的同我们一同想，一同做；是要学生个个有自动研究的能力；个个在物理学里边有一种专门的范围；在他的专门范围内，他应该比先生还懂得多，想得透；倘若不如此，科学如何能进步？”课程设置遵循“理论与实验并重”的方针，规定以物理系作为主系的学生，至少需修满五十学分，其中包括实验十二学分，理论二十四学分；每星期实验一次，每次时间在二至三小时；还需必修微积分、微分方程和大学普通化学，这使物理系学生具备深厚的自然科学基础。人才培养“重质而不重量”，专修物理学的人数严格限制在每班不超过十四人。同时面向不同层次的社会需求，学生毕业后无论从事研究、应用或中等教育，皆为德才学识精进的良才。 1929年第一级大学毕业生施士元、周同庆、王淦昌分别出任国立中央大学、北京大学和山东大学物理系教授或主任，清华物理系开始为国内物理学界输送研究人才。 　　清华大礼堂听音问题校正，由一个现实问题引申为科学研究进而向确立一门学科的战略拓展，得益于清华大学理工融通的学术品格。30年代，叶企孙、吴有训先后主持的清华大学理学院十分重视科学基础理论研究，以应用于社会延伸其触角；顾毓琇主持的工学院积极发展应用科学，强调以基础理论筑实根基；梅贻琦长校以来，面对国家的迫切需要，主张理工并重，以理导工，设立工学院重在培养通才工程师。物理学系叶企孙、吴有训、萨本栋、周培源、赵忠尧、任之恭等著名教授，则是理工融通、知行并重的垂范者。他们看来，基础科学和应用科学之间没有严格的分界线，今天是基础研究，明天转为应用研究，二者完全是统一的。他们从事物理学前沿的研究与教学，课程设置“理论与实践并重”，对于实验特别规定“学生选修实验课的学分，不得少于理论课的二分之一。” 　　1929年，清华大学理学院成立，物理学系主任叶企孙首任理学院长，后由吴有训教授继任。他们主持的理学院，在打通基础学科间联系的同时，注重与工科教育的渗透，物理学系在相关学科关联和研究深度上都获拓展。为自主培养从事高深学术研究的人才，物理学系首开清华大学研究生教育之先，1929年成立物理研究所，开设物质磁性与光学、X射线、无线电学、理论物理学、原子核物理学等研究方向，由专任教授指导。三十年代清华大学物理学系成为全国学术中心之一，“理科书籍，约在八千册左右；西文杂志，四百余种；中文杂志，三十余种；成套旧杂志，三十余种；图书费每年五万以上；仪器标本，约值国币三十五万元。” 清华物理系推进了形成期中国物理学渐臻隆盛。“1930年至1933年的四年内，国内物理、化学领域重要论文共有16篇，清华物理系为9篇。”（严济慈语）1932年8月，中国物理学会成立大会在清华大学举行，物理系教授多届连任学会领导职务。在成立不到七年的时间里，清华物理系逐步实现建成中国“莱顿实验室”的理想，成为中国物理研究、教学与人才培养的中心，并开始在国际学界展示中国物理学的独立形象。因此，依托于高水平的科学研究氛围，奠基于理工融通科学基础之上的中国近代建筑声学，在追踪国际建筑声学前沿研究的过程中，孕育着科学创新的生机。 　　叶企孙、马大猷作为近代建筑声学在中国的奠基者，以他们为中心的中国早期建筑声学研究群体，怀着“科学救国”的共同价值取向，从国家战略和“学术独立”的高度谋划科学发展。1936年，叶企孙拟定清华大学第四批留美公费生专业，在物理学门中注重电音学方向作为培养建筑声学人才的路径。按在国内制定的研究计划，马大猷第一年习建筑声学，第二年加习超声波、信号测量等问题，延长期进入电音仪器工厂取得实际经验。 这就使专精研究建基于宽厚的科学基础之上，发挥学科关联与辐射带动的作用。马大猷回国后，或从事电机学研究，或创办北京大学工学院，或在建筑声学、超声学、噪声、非线性声学研究方面广有建树，与他深厚的理科基础和前瞻性的科学洞察力是分不开的。 　　五、清华大礼堂听音问题研究之于形成期中国物理学的意义 　　近代建筑声学在中国之始，与它在美国的创立一样，从学科归属到研究者和研究方法都直接来自物理学。如果将叶企孙小组与清华大礼堂听音问题研究，置于中国物理学形成期的语境中，可以发现其对于形成期中国物理学的普遍意义。 　　叶企孙小组的清华大礼堂听音问题校正，开创了近代建筑声学在中国的研究历程。据赵忠尧回忆：“当时建筑声学这门学科在外国刚刚起步，企孙先生首先开创了我国建筑声学的研究，教我们对大礼堂吸音情况进行测试分析，研究如何用国产材料吸音来改善听音。” 这项看似平凡的起步式研究，注重研究的本土化和发现既存理论的不足。如前文所述，他们将塞宾公式未考虑的室内温度变化计入对混响时间的影响，测定著中国衣服者的吸音能力，研制国产吸音材料，平凡之处蕴含着创新的科学精神。 　　对于形成期的中国物理学而言，清华大礼堂听音问题校正，引进新理论开创中国建筑声学研究的拓荒精神固然重要，更为重要的是，无论在国内物理学初创的艰苦条件下（叶企孙），还是加入国际前沿（马大猷），中国人参与的建筑声学研究始终渗透着由“引进消化吸收”国外先进理论转向“自主创新”的科学精神。因此，奠基时期的中国建筑声学能够在世界同行中发出自己的声音，而“自主创新”的科学精神恰是今天中国科技界需要深刻涵养的。 　　清华大礼堂听音问题校正，理论研究渗透于多项实验测试中，通过实验局部修正了塞宾公式。其中叶企孙倡导的实验研究，对于匡正当时从清华到中国、从物理教育到科学教育中普遍存在的重玄谈说理、轻科学实践的流弊， 树立科学理论与实践相结合、重视实验、研究与教学相长的科学方法，具有导向与示范意义。无独有偶，同期胡刚复在南京高师，丁燮林在北京大学进行物理研究的最大功绩，被认为是改变了大学中无实验室的状况。“他们以亲手制作的实验仪器充实了实验室和在实验基础上进行的物理教学，从而把真正的物理学引进中国大学的讲堂。” 二三十年代形成期的中国物理学，运用国外先进理论结合中国实际，共同塑造了以实验为主的研究。 例如桂质廷等关于桐油介质常数的测定和华北地磁测量；陈尚义等关于日蚀时北京辐射的观测；丁燮林研制“新摆”“重力秤”与测定地球重力的研究；陈茂康关于高频滤波器、米波吸收波长计与中国电离层的研究， 同清华大礼堂听音问题研究一样，体现出早期物理研究著根本土、注重实验的风格。吴大猷先生曾指出评估一个机构或一些人对中国物理发展的贡献，“主要是根据他们在若干年之内，是否建立传统，包括人、设备与稳定的气氛等三方面；他们在几年内又能够吸引多少学生或是激励、唤起多少学生继续做物理研究工作。” 由此看来，建筑声学既丰富了形成期中国物理学的研究内容，从研究方法上树立了形成期物理学注重实验研究的范例，继之唤起从事声学研究的人才，构成中国近现代声学事业的主要力量。同时，物理学基础理论的进展，特别是量子力学思想与方法的渗透，赋予建筑声学广阔的发展空间。源自清华大礼堂听音问题校正——这项开创中国近代建筑声学事业的研究，不断孕育此后中国建筑声学和声学研究跻身世界前列的无限生机。 　　近代建筑声学在中国的奠基，由叶企孙、马大猷为代表的物理学家开启了建筑声学向中国转移的历程，迈出建构中国建筑声学学科的第一步。然而科学转移的过程，既是科学共同体内部对科学需求的应变，同时也是一个社会动力学过程，科学转移的速度和方向在很大程度上受到来自科学共同体外部社会的、经济的和技术的因素影响。 显然，1926年至1940年的十五年，在科学共同体内部完成了中国建筑声学的奠基。接下来的的十五年（1940—1954年），战争、政治与社会动荡彻底打乱科学发展的逻辑，中断科学转移的时序，科学共同体已失去与科学相关的自主权。直到1955年马大猷调入中国科学院应用物理研究所重新开始声学研究，并于1959年成功地主持完成人民大会堂万人礼堂音响设计，中国建筑声学才接续余脉重获发展。建筑声学在中国由奠基到学科建立，三十余年（1926—1959年）的曲折经历，呈现出科学转移过程中科学主体、科学研究与外部环境之间相互促进与相互制约的复杂关系。