目錄

• 簡介

• 主持人致辭

• 主旨報(bào)告

• 沈建中：聲學(xué)基礎(chǔ)研究--聲空化研究的回顧和思考

• 討論與交流

• 主要專家簡介：

• 展開

【簡介】

聲空化作用是指存在于液體中的微氣核空化泡在聲波的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)發(fā)生的生長和崩潰的動(dòng)力學(xué)過程。氣泡的壽命很短，它在急劇崩潰時(shí)可釋放出巨大的能量，并產(chǎn)生速度很高、有強(qiáng)大沖擊力的微射流，在急劇崩潰的瞬間產(chǎn)生局部高溫高壓。聲空化導(dǎo)致的極端條件研究十分重要，但是目前研究還很不充分，理論模擬與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)有較大的差距，是目前聲學(xué)基礎(chǔ)前沿問題。

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【主持人致辭】

蘇媛：首先，感謝各位專家、老師和同學(xué)們參加本次老科協(xié)聲學(xué)所分會(huì)舉辦的沙龍活動(dòng)。今天我們討論的主題是聲空化作用和作為聲學(xué)基礎(chǔ)研究前沿問題目前的現(xiàn)狀和存在的困難，由我們分會(huì)理事長沈建中老師作主旨報(bào)告。下面有請(qǐng)沈建中老師！

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【主旨報(bào)告】

沈建中：聲學(xué)基礎(chǔ)研究--聲空化研究的回顧和思考

今天我的報(bào)告題目是《聲學(xué)基礎(chǔ)研究》，通過回顧我們過去進(jìn)行的聲空化研究工作，一方面提出如何開展進(jìn)一步研究的新思路，一方面歸納出聲學(xué)基礎(chǔ)研究遇到過什么困難，如何解決困難，該怎么進(jìn)行。我自己的想法，沙龍報(bào)告和科技報(bào)告是有所區(qū)別的，科技報(bào)告要具有很強(qiáng)的科技性，而沙龍就可以放開一點(diǎn)，可以自由地討論一些問題。所以大家如果覺得我講的有問題，可以隨時(shí)提出來，我們進(jìn)一步討論。報(bào)告結(jié)束后，我們也安排了專門的討論環(huán)節(jié)，討論的內(nèi)容也不局限于報(bào)告，可以擴(kuò)展。

在職期間，對(duì)于聲空化研究，我做了很多工作，有一點(diǎn)感想跟大家談一談。對(duì)于基礎(chǔ)研究來講，怎么進(jìn)行，困難在什么地方，是不是還要繼續(xù)？為什么提是不是還要繼續(xù)呢？我是有點(diǎn)擔(dān)憂，可能會(huì)中斷。也聲明一下，本報(bào)告的部分內(nèi)容來自于網(wǎng)絡(luò)。

大家知道聲學(xué)主要研究什么？我們?nèi)擞形宕蟾泄?，聲學(xué)是人類最早研究的物理現(xiàn)象之一，它可能比所有的東西都研究得早。但是它雖然研究很早，但仍有很多問題，下面要講某幾個(gè)到現(xiàn)在還沒解決的問題。另外聲學(xué)的概念特別廣泛，它的研究和應(yīng)用無處不在，在工、醫(yī)、生、農(nóng)、商、學(xué)、研等應(yīng)用領(lǐng)域都有涉及，而且也在不斷開拓新的領(lǐng)域。我們對(duì)于聲學(xué)的研究非常廣泛，可以說是上天入地下海，甚至于登頂；最后是關(guān)乎人類自身，我們對(duì)聲音的感受，人與人之間的交流，用音樂來治愈病痛等等?？偠灾?，聲學(xué)無處不在。

從我的理解，聲學(xué)大概分以下四個(gè)方面：

1） 作為自然科學(xué)，聲學(xué)主要研究聲波怎么產(chǎn)生、傳播、接收和聲的效應(yīng)；

2） 作為技術(shù)學(xué)科，聲學(xué)在通訊、測量、處理、加工等方面影響很大；

3） 作為工程學(xué)科，聲學(xué)在建筑、武器、水下定位與通訊、地下資源勘察等等領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛；

4） 作為藝術(shù)來講，聲學(xué)涉及到藝術(shù)、音樂等等。

一直以來對(duì)于聲學(xué)基礎(chǔ)研究就有很多方面，主要可以分為兩大類，一個(gè)是與各個(gè)學(xué)科對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)研究，還有跟重大應(yīng)用相應(yīng)的基礎(chǔ)研究?；A(chǔ)研究往往是不帶有目的性的，它是一種發(fā)現(xiàn)，通過探索來發(fā)現(xiàn)新的東西。他是有可能失敗的?；A(chǔ)研究的另外一個(gè)功用是解惑，比如對(duì)一個(gè)東西有疑問，我們通過基礎(chǔ)研究，來解決這個(gè)疑問。舉個(gè)例子，海水為什么是藍(lán)的？這個(gè)問題大家都有疑問，最后拉曼把它解決了。

我今天講的問題牽涉到一個(gè)小的范圍就是聲與物質(zhì)的相互作用中，聲空化和聲空化的效應(yīng)。

對(duì)于聲空化的研究，并不簡簡單單的是為了應(yīng)用，主要目標(biāo)是探索未知世界，未知才更加神秘。未知世界首先是物理學(xué)基本規(guī)律。聲空化因其自身特點(diǎn)可以在一個(gè)小范圍內(nèi)創(chuàng)造極端條件，比如高溫、高壓、高速變化等。研究的目標(biāo)就包括探索聲空化能夠達(dá)到什么樣的極端條件。但是對(duì)于極端條件的測量和最大價(jià)值化的應(yīng)用，都是很困難的事。研究的另一個(gè)任務(wù)就是開拓對(duì)于這樣的極端條件的測量方法和技術(shù)。

我這里簡單地講一下什么叫做聲空化。

聲空化發(fā)生在液體當(dāng)中。液體當(dāng)中一個(gè)微小的氣泡，微小到納米級(jí)的，幾個(gè)納米、幾十個(gè)納米，在超聲波的作用之下它會(huì)發(fā)生振蕩、生長、收縮、崩潰等等一系列動(dòng)力學(xué)過程，我們把這個(gè)過程叫做聲空化。聲空化指氣泡在聲的作用下，體現(xiàn)為膨脹，收縮，再膨脹，再收縮，周期性增長和收縮，或者非周期性增長和收縮，最終崩潰的一個(gè)過程。這個(gè)過程有一個(gè)特點(diǎn)，這個(gè)氣泡的壁在收縮的時(shí)候，它是以超音速來收縮的。音速在水里面是每秒1500米，它能達(dá)到超音速以幾千米每秒的速度來崩潰，這個(gè)過程會(huì)產(chǎn)生高溫、高壓、強(qiáng)電、發(fā)光等等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象如今已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在我們的工業(yè)上、生活中。

我們過去的研究就是希望來探索這個(gè)問題。

過去建立的理論模型有一種是單一的氣泡，只研究一個(gè)氣泡。相對(duì)而來的問題是怎么消除別的氣泡，只保留一個(gè)，并將其穩(wěn)定住。另外一種理論模型是多泡，即一群氣泡。多泡比單泡更加復(fù)雜，因?yàn)榕菖c泡之間還會(huì)發(fā)生相互作用。

空化有兩種，一種叫做穩(wěn)態(tài)空化，一種叫做瞬態(tài)空化。穩(wěn)態(tài)空化就是氣泡的運(yùn)動(dòng)隨著所加載的聲做重復(fù)的、周期的變化，聲一停它就停了，聲不停它就不停。瞬態(tài)空化是氣泡在聲的驅(qū)動(dòng)下，急速地變大變小，最后在聲壓的作用下，急速地塌縮變小，直至潰滅消失。瞬態(tài)空化更加重要，研究起來更加困難。

影響聲空化的因素很多，這些因素可以用一些空化參數(shù)來研究。空化核，是指產(chǎn)生空化氣泡的種子。與空化核有關(guān)就有許多參數(shù)。空化核的數(shù)量、大小和大小的分布；空化核的內(nèi)含物是什么，等等。另外是空化閾值，聲壓低了是不會(huì)空化的，聲壓大到什么程度才能空化，剛剛能引起空化的聲壓就是空化閾值。還有空化的動(dòng)態(tài)，空化時(shí)怎么變化的過程?？栈膭×页潭?，如何來描述？這個(gè)基本問題到現(xiàn)在為止還沒有解決。有人提出用‘空化強(qiáng)度’這個(gè)量，我認(rèn)為空化強(qiáng)度這個(gè)名稱現(xiàn)在是打問號(hào)的，值得討論的，并且需要進(jìn)一步地研究，我在下面再展開講這個(gè)問題。

這是我們已經(jīng)完成的研究，我們觀察一個(gè)氣泡，觀察到一個(gè)單泡發(fā)光，聲致發(fā)光，它不是化學(xué)的發(fā)光。有一種發(fā)光，比如咱們的手表、鐘表上面涂了一層螢光物質(zhì)，用光照射后，放在黑暗的地方就發(fā)亮，這種叫做螢光。這是化學(xué)的發(fā)光。在液體里放一種螢光物質(zhì)，遇超聲波能夠發(fā)亮，這也是化學(xué)的發(fā)光，我們不研究。我們研究物理的發(fā)光，一種可以持續(xù)不斷的光。聲致發(fā)光發(fā)出的是超短波長的光，一種藍(lán)色的可見光。有的人藍(lán)光色盲，有的人藍(lán)光不敏感，這些人就看不見，你能看見就說明你的眼睛很好。

這種情況下發(fā)光狀態(tài)雖然只能持續(xù)幾十皮秒，非常短，但它是在連續(xù)發(fā)光，所以你能夠看見這個(gè)光。

我們通常的解釋就是因?yàn)闅馀輧?nèi)部極端的高溫和高壓，產(chǎn)生了沖擊波和等離子體區(qū)，所以產(chǎn)生了光。

圖1

氣泡聲致發(fā)光如圖所示。氣泡外面是水。這個(gè)氣泡在超聲波的作用下，一會(huì)變大一會(huì)變小，氣泡里的小黑點(diǎn)代表氣體里的分子和原子。圖中標(biāo)尺的長度是0.2微米。氣泡在塌縮到一定程度時(shí)就發(fā)出光。

再解釋一下氣泡的潰滅。氣泡的潰滅與氣泡的破滅是完全不同的過程。氣泡的潰滅是指氣泡由大變小，最后變沒的過程，這不同于氣球由小到大最終破滅的過程。破滅產(chǎn)生不了高溫、高壓，只有潰滅才能產(chǎn)生高溫、高壓。我們講氣泡的潰滅，有的人叫湮滅，有的人叫塌縮等等，這是學(xué)術(shù)上的不同說法。

圖2

再看圖2，這個(gè)泡在變化的時(shí)候，最典型的形狀很像蘋果，完全不是球形，而是中間呈凹陷狀。在水里面大致就是這個(gè)形狀。

圖3

當(dāng)氣泡靠近容器壁時(shí)，氣泡的形狀會(huì)持續(xù)變化，變到后來長出一個(gè)尾巴，像錐子一樣，錐子尖指向容器壁。這是氣泡典型的形狀，如圖3所示。通常人們會(huì)認(rèn)為氣泡是一個(gè)球，但現(xiàn)在看來并非如此。首先，這個(gè)錐形是非常尖的；第二，它是非常有力的，呈向外噴射狀。它碰到固體的邊時(shí)，會(huì)打擊出一個(gè)小窟窿、一個(gè)麻點(diǎn)，所以超聲波作用時(shí)間長了以后，固體的邊和拋光的面就會(huì)變毛。正因?yàn)檫@個(gè)力量是非常大的，作為超聲清洗的機(jī)理之一，即超聲波可以清洗骯臟的油、污漬等等。它的條件是一定要靠近固體邊，就是氣泡和固體邊相互作用。所以通過這兩張圖，我們能看出來，空化氣泡里面研究的學(xué)問是很深的。

大致來說空化有幾個(gè)特點(diǎn)，具體研究的時(shí)候數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況有所變化。

空化能夠產(chǎn)生兩種聚焦：空間域聚焦與時(shí)間域聚焦。紀(jì)念應(yīng)崇福院士誕辰一百周年的時(shí)候，陳偉中教授報(bào)告講了這個(gè)問題?？栈瘹馀莸目臻g域聚焦，氣泡由大變小，一個(gè)微米大小的氣泡可以變到納米，變到分納米，從10-6變成10-10，因此它的壓縮是104量級(jí)?？栈瘹馀莸臅r(shí)間域的聚焦，我們的超聲波用的是20kHz，50個(gè)微秒的周期。但是到了發(fā)光的時(shí)候，是飛秒的量級(jí)，從10-5變到10-15，因此它的壓縮是1010量級(jí)?？臻g加上時(shí)間的聚焦其可以達(dá)到1014量級(jí)，這是百萬億倍的壓縮，因此它產(chǎn)生了極端的高溫，產(chǎn)生一個(gè)熱點(diǎn)，在水里面產(chǎn)生很熱的點(diǎn)。這個(gè)熱點(diǎn)的功率密度非常大。這導(dǎo)致極端的高溫、高壓，爆聚式?jīng)_擊波，高溫離子體，很強(qiáng)的電場等等。強(qiáng)的電場有的研究者發(fā)現(xiàn)了，有的研究者沒有做出來。像這類事情還得考慮怎么做。

一般來說，在假設(shè)各種條件以后，理論模擬溫度可以達(dá)到 到 ，就是1百萬到1千萬度，和太陽表面的溫度相同或者比之更高，因此有的人提出來用超聲空化可以激發(fā)核聚變，因?yàn)樗_(dá)到了核聚變所需的條件。

很麻煩的一個(gè)事情就是，溫度從室溫上升達(dá)到上百萬度，是在非?？斓臅r(shí)間內(nèi)完成的，其變化速率超過 到 。這是極高的速率。到目前為止，這樣高速率的變化高溫的測量實(shí)際上是沒有人能夠做到的。

分析氣泡的運(yùn)動(dòng)，過去一般就是用Rayleigh-Plesset方程，通過在方程中不斷地添加修正項(xiàng)，使之更加接近實(shí)際情況。修正項(xiàng)包括氣體的性質(zhì)、液體的性質(zhì)、溫度、環(huán)境、材料等等，也考慮了液體的黏滯和液體的表面張力。RP方程到現(xiàn)在為止，好多人還都在用，但有待進(jìn)一步的改進(jìn)。

聲學(xué)所歷史悠久，最早是汪承灝院士做這方面的研究。在院士們的帶領(lǐng)下，聲學(xué)所取得了很大的成績。這里展示兩種產(chǎn)生氣泡的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，一種設(shè)備我們起名叫做剎管法設(shè)備，用一個(gè)彈簧懸掛起一個(gè)裝水的玻璃管，將玻璃管往下拉，而后松手，彈簧就把管子拉上來，走到上面被一個(gè)限位裝置阻擋，就突然剎車了，這一剎車，里面的液體就被拉開了，產(chǎn)生氣泡。這個(gè)氣泡是瞬間的，瞬間由小變大再由大變小就沒了。這個(gè)剎管法是研究單一氣泡的方式，叫做瞬態(tài)的單一氣泡，從這個(gè)氣泡的運(yùn)動(dòng)變化發(fā)現(xiàn)了剛才講的發(fā)光等等現(xiàn)象。這個(gè)氣泡發(fā)出的光脈沖極其短暫，用儀器才能記錄下來。

另一個(gè)設(shè)備沒有起名字，是我們?cè)谘芯窟^程中自己做的一個(gè)東西，就是研究穩(wěn)態(tài)氣泡的設(shè)備。這設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的總體系統(tǒng)，包括聲懸浮系統(tǒng)、氣泡產(chǎn)生器、聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、穩(wěn)定系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。設(shè)備的關(guān)鍵裝置是一個(gè)充水的玻璃圓柱，圓柱底部貼有超聲波換能器。圓柱里面有兩個(gè)導(dǎo)線，突然給它施加電壓并短路，這個(gè)導(dǎo)線發(fā)生高溫，燒出很多氣泡。超聲波換能器從圓柱底部向上發(fā)出超聲波，經(jīng)過圓柱頂部的反射板反射，由聲波干涉產(chǎn)生聲陷阱，就把氣泡給陷住了。因此我們可以在聲陷阱中逮住一個(gè)小氣泡。這個(gè)小氣泡是幾微米大小的，在超聲波的作用下不斷地振動(dòng)、變化，最后發(fā)出一個(gè)藍(lán)光。在暗室里可以看見，這是穩(wěn)態(tài)發(fā)光。瞬態(tài)發(fā)光，因?yàn)樗俣冗^快，肉眼不可見，只能用儀器記錄。而穩(wěn)態(tài)發(fā)光我們是可以用肉眼看見的。

測量氣泡的大小由測試系統(tǒng)完成。我們使用非常傳統(tǒng)的方法，物理學(xué)叫彌散射方法。我們也試圖用高速照相的方法觀察氣泡的運(yùn)動(dòng)。在那么遠(yuǎn)的距離看這么小的東西，需要具有遠(yuǎn)距離的顯微功能的設(shè)備，這個(gè)顯微鏡很難找。通常，顯微鏡的觀察距離是一毫米左右。望遠(yuǎn)鏡可以看很遠(yuǎn)但是不能顯微?？梢姕y量技術(shù)要求非常高。

瞬態(tài)發(fā)光的時(shí)候，發(fā)光的光脈沖很強(qiáng)，每一個(gè)周期它都會(huì)發(fā)光。氣泡越來越弱，光也越來越弱。

一個(gè)問題是實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論預(yù)測的差異很大。另一個(gè)是強(qiáng)非線性不容易穩(wěn)定，它根本不是平衡態(tài)，甚至我們對(duì)溫度的概念已經(jīng)產(chǎn)生疑問了。什么叫溫度？溫度大家都說是平衡態(tài)的內(nèi)能的表示，而我們是高速的非平衡態(tài)，這在物理學(xué)上是個(gè)挑戰(zhàn)。氣泡雖然很小，內(nèi)部的分布是具有很可觀的不均勻性。內(nèi)沖擊波理論，受影響因素太多，駐波、氣泡大小等等，對(duì)結(jié)果影響很大，對(duì)我們測量也是很大的問題。

這些問題表明，現(xiàn)在的研究有待深入或繼續(xù)。怎么深入、怎么繼續(xù)是個(gè)值得探討的問題。

過去的理論研究就介紹到這，下面講講空化的應(yīng)用。

先講一個(gè)應(yīng)用，該應(yīng)用跟本文講的聲空化沒有關(guān)系。通過某種方法，使在水下兵器的四周產(chǎn)生大量空化氣泡，水下兵器被空穴包圍了。水下兵器變成在空氣中發(fā)射的狀態(tài)，而不是在水里發(fā)射，阻力大大減小，使其速度非常之快。

另外一個(gè)空化應(yīng)用是探索性的，叫做聲致核聚變。聲致核聚變可用于可控核聚變。什么叫做可控核聚變呢？我們知道原子能是非常厲害的，我們知道核彈和氫彈，原子能發(fā)電。核彈和氫彈是沒有控制的。原子能發(fā)電應(yīng)用的是可控核裂變。但是，核聚變，就是低原子量的原子合并成大原子量的原子，同時(shí)大量釋放能量。核聚變比核裂變厲害得多，氫彈比原子彈厲害得很多。但是，核聚變目前來講不可控，持續(xù)的核聚變要么不發(fā)生，要么發(fā)生就是核爆炸。科學(xué)家在1955年的時(shí)候提出規(guī)劃，要在50年內(nèi)實(shí)現(xiàn)可控核聚變。1955年到現(xiàn)在，50年的期限已經(jīng)過去很多年了，可控核聚變卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實(shí)現(xiàn)。這個(gè)案例表明，科學(xué)問題不是可以用規(guī)劃來解決的。我們進(jìn)行的聲致核聚變探索研究，最終失敗了，其相關(guān)研究也基本上終止了。聲致核聚變，有悖于正統(tǒng)的研究可控核聚變的道路。聲致核聚變，究竟在物理原理上講是行不通的，還是尚有一線光明？

對(duì)此，近來有一點(diǎn)想法?？赡芎芏嗬贤径忌^煤球爐，用火柴點(diǎn)煤球爐能點(diǎn)著嗎？點(diǎn)不著的，必須引火。先燒紙、紙燒木片，燒著木材，木材再燒煤球，這就是引火，就叫做逐級(jí)點(diǎn)燃。用紙、木頭、煤逐漸點(diǎn)燃。我們聲致核聚變，能不能也用這個(gè)道理？這是一個(gè)思路。

另外一個(gè)思路，來自BBQ。我曾經(jīng)在美國接觸到BBQ。BBQ就是到公園里生起煤火烤肉，野餐。用于BBQ的煤球用打火機(jī)一點(diǎn)就著了。為什么他的煤球用打火機(jī)就點(diǎn)著了？因?yàn)檫@些煤球?qū)嶋H上是混合燃料，引火材料已經(jīng)均勻地混合在煤球中間了。所以將來如果我們要去搞聲致核聚變，我們也可以發(fā)展混合燃料。為什么我們要實(shí)現(xiàn)可控核聚變呢？因?yàn)榭煽睾司圩冇袃纱蠛锰帲旱谝唬巳剂显诤＠锩娲罅康卮嬖?，成本很低，就是所謂的氘元素。第二，它聚變以后很少產(chǎn)生核廢料，不污染環(huán)境。聲致核聚變研究，其所需要的經(jīng)費(fèi)雖然很大，但是與耗資巨大的托克馬克等研究相比，其費(fèi)用幾乎是可以忽略不計(jì)的。在一些研究新思路的指引下，聲空化導(dǎo)致極端物理?xiàng)l件的研究應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行。

為應(yīng)用目標(biāo)，聲空化基礎(chǔ)研究，是要繼續(xù)搞下去?；A(chǔ)研究要實(shí)現(xiàn)一個(gè)目的，就是在理論上、在實(shí)驗(yàn)上能夠做到，聲空化究竟能達(dá)到多高的溫度、多高的壓強(qiáng)、有多大的作用范圍。這個(gè)研究我們前面做了，但是沒有做到底，原因很簡單，缺少相應(yīng)的經(jīng)費(fèi)。

下面講講我們基礎(chǔ)研究的艱難，艱難問題主要包括四個(gè)方面，一個(gè)是立項(xiàng)困難，一個(gè)是維持困難，一個(gè)是轉(zhuǎn)化困難，最后一個(gè)是人員缺少，就是這四大方面。

立項(xiàng)困難是根本性的。這主要來自三個(gè)方面：目標(biāo)不明確、成敗難預(yù)測、投入產(chǎn)出比不確定。目標(biāo)不明確，是研究目標(biāo)難于明確。你做基礎(chǔ)研究，你搞應(yīng)用研究，就像剛才說的我們要做聲致核聚變，那么基礎(chǔ)研究你是研究什么？你能做到什么？成敗難預(yù)測，聲子的能量那么低，怎么能夠引發(fā)核聚變？失敗的可能性是很大的。投入產(chǎn)出比不確定，人家問我，給你一百萬，你能做出什么來？你能發(fā)表幾篇文章？我確實(shí)無話可說。學(xué)術(shù)界有不同的看法是常規(guī)現(xiàn)象。但是，由于這些原因，就難以說服評(píng)委們，特別是難以打動(dòng)科學(xué)大咖們。這里，順帶說一句，考核確實(shí)需要定量化，但是過于看重定量化，過于看重功利，我認(rèn)為是不科學(xué)的。特別是，對(duì)于探索性的研究是有阻礙的。

在我們的聲空化研究項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí)，發(fā)生過一件很有意思的事情。我們得到了一張光碟。這是美國好萊塢拍的一個(gè)科幻反間諜電影的光碟。電影的大意是，美國實(shí)現(xiàn)了聲控核聚變，建立了聲控核聚變發(fā)電站。北京的科學(xué)家到美國去盜竊該項(xiàng)科技成果，最后被美國特工破獲和挫敗。這張光碟對(duì)我們立項(xiàng)起到了促進(jìn)作用。

科學(xué)研究，特別是基礎(chǔ)研究，不應(yīng)該是功利的。舉一個(gè)國際上的例子來說明這個(gè)問題。麥克斯韋方程組是麥克斯韋在1865年提出來的。如此漂亮的一個(gè)表達(dá)，直到現(xiàn)在，我們還跳不出他的圈子，沒人超越。然而，麥克斯韋實(shí)施這項(xiàng)研究，沒有應(yīng)用目標(biāo)、沒有功利、不為獲獎(jiǎng)，實(shí)際上也沒有獲獎(jiǎng)，他只管研究。麥克斯韋方程組影響深遠(yuǎn)。馬可尼利用麥克斯韋方程組預(yù)言的電磁波，應(yīng)用電磁波實(shí)現(xiàn)無線電通訊，這影響到我們每一個(gè)人，我們的手機(jī)、我們的電視、社會(huì)的通訊都是利用無線電波。過了四十年，1909年，馬可尼得了諾貝爾獎(jiǎng)。無線電通訊這個(gè)實(shí)際應(yīng)用是建立在麥克斯韋方程組這個(gè)基礎(chǔ)研究成果之上的?；A(chǔ)研究是一個(gè)基石，不能夠放棄。我們放棄了，人家就會(huì)前進(jìn)。誰能搞出來都是好的，對(duì)整個(gè)人類是有好處的。

下面舉一個(gè)例子說明聲空化研究立項(xiàng)的困難。在聲空化的研究和應(yīng)用中，有一個(gè)很基本的問題，就是如何表征聲空化的劇烈程度。聲學(xué)中有一個(gè)最基本的量，聲強(qiáng)，它用于表征聲場的強(qiáng)弱。自然而然地，人們?cè)噲D用‘空化強(qiáng)度’來表征空化場的空化的劇烈程度。到目前為止很多人在用空化強(qiáng)度這個(gè)概念。然而，‘空化強(qiáng)度’，如何定義？如何測量？沒有人能夠說清楚。

最早發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題是我們搞超聲清洗的同事提出來的。人們公認(rèn)，超聲清洗機(jī)理是超聲空化。超聲清洗設(shè)備的超聲空化指標(biāo)要做成什么樣才好？從理論層面來講，就是需要一個(gè)或一些表征聲空化的劇烈程度的物理量。然而，問題不那么簡單?？栈奈锢肀举|(zhì)是非線性的、不單調(diào)的，影響空化的因素多，空化的效應(yīng)多，所有這些使‘空化強(qiáng)度’具有不確定的意義。最簡單的，是不是空化泡越大越好？是不是泡越多越好？是不是泡大的小的呈某個(gè)比例比較好？這三個(gè)都是可以測量的，就是彌散射的測量。測出來的東西，結(jié)果發(fā)現(xiàn)跟空化的環(huán)境、空化的液體、大氣壓等等很多因素有關(guān)。它們不能確定地用來定量地表征聲空化的劇烈程度?？栈男?yīng)多，使用不同的效應(yīng)表征空化場所得到的結(jié)果互相并不一致。選哪種效應(yīng)來確定強(qiáng)度難以抉擇?？栈瘓鲞€有空化屏蔽效應(yīng)，前面的空化場把后面的空化場屏蔽掉了，這使得出現(xiàn)聲強(qiáng)高了空化場反而弱了的現(xiàn)象。所有這些都表明需要進(jìn)行如何表征空化場的空化劇烈程度的基礎(chǔ)研究。然而，問題是誰給經(jīng)費(fèi)來研究？能給多少經(jīng)費(fèi)來研究?

讓人為難的事情是：從文字字面的角度，空化強(qiáng)度，這個(gè)問題太簡單了，太基本了，難道還需要經(jīng)費(fèi)投入去研究嗎？從應(yīng)用的角度，他能夠產(chǎn)生多少效益，難道還值得投入經(jīng)費(fèi)去研究嗎？從管理的角度，希望急功近利，要求短平快，能夠?qū)崿F(xiàn)從這項(xiàng)研究中獲利嗎？特別是，學(xué)術(shù)界對(duì)于問題的認(rèn)識(shí)還有不同的看法。如何能夠打動(dòng)專家們、大咖們、管理者們，是一個(gè)大難題。立項(xiàng)困難由此可見。

基礎(chǔ)研究的第二個(gè)艱難問題是維持困難。這主要是經(jīng)費(fèi)短缺。實(shí)驗(yàn)需要用一種材料叫做氘化丙酮，氘化丙酮它是以毫升來計(jì)的，一毫升320元，買一升就要32萬元，我們的實(shí)驗(yàn)裝置是裝兩升，那就要70多萬。另外丙酮一打開蓋就蒸發(fā)到大氣里去了。不要說對(duì)人體有害，錢就這么蒸發(fā)掉了。所以要做實(shí)驗(yàn)，就必須得有大量的錢來維持這個(gè)問題。維持費(fèi)用很困難，特殊要求的設(shè)備，這個(gè)設(shè)備也是比較貴的，要做，一個(gè)是能不能做，一個(gè)是很貴，所以維持很困難。

第三個(gè)艱難問題是轉(zhuǎn)化困難，本身能有什么成果都不知道，有了以后怎么轉(zhuǎn)化也不知道。另外成果可能很超前，現(xiàn)在根本用不著，另外就是要轉(zhuǎn)化成果，可能需要很多裝置，因此轉(zhuǎn)化也很困難。

第四個(gè)艱難問題是人才短缺。這個(gè)問題更加重要。它需要高端的專業(yè)人士來做研究。什么是高端？我們都是站在巨人的肩膀上來做研究，咱們都喜歡說這句話。但是巨人的肩膀你要能夠先爬上去，巨人的肩膀你都爬不上去，怎么行？你要有爬得上巨人肩膀的人來做這件事情，所以要有高端的人才。然而，高端的人才只能拿最普通的老百姓的工資，他的薪資水平很低，那么這樣就很難維持。此外，探索性的研究不一定能成功，他沒有希望，他有失敗的風(fēng)險(xiǎn)。這些原因使能夠長期堅(jiān)持的人才很少。因此我覺得要搞一個(gè)穩(wěn)定的科學(xué)隊(duì)伍，對(duì)我們來講是非常重要的事情。

我這里引用愛因斯坦的話，他說：“發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題遠(yuǎn)比解決一個(gè)問題更為重要。”我們需要高端人才來發(fā)現(xiàn)問題，組織一支高端人才的隊(duì)伍來解決問題。

下面我講一講跟聲學(xué)相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)在哪？聲學(xué)學(xué)科很小，不起眼，但是，聲學(xué)研究是能夠攻入諾貝爾獎(jiǎng)的陣地的。這是我一家之言。我覺得，一個(gè)是聲空化的研究和應(yīng)用，超聲學(xué)如果在這里弄出點(diǎn)名堂來，這是很厲害的；還有一個(gè)就是在人工智能上，語言聲學(xué)，解決聲的奧秘，解決人跟計(jì)算機(jī)的關(guān)系；還有生理心理聲學(xué)，從聲學(xué)入手突破人腦活動(dòng)機(jī)理研究的瓶頸，這個(gè)已經(jīng)有兩個(gè)人證明了，一個(gè)是奧地利的學(xué)者，一個(gè)是美國的學(xué)者。他們都是研究聲接收和人的關(guān)系，他們獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

最后講講今年的諾貝爾獎(jiǎng)。突然公布光學(xué)鑷子得諾貝爾獎(jiǎng)了。我雖然有些納悶，但不管怎么說他已經(jīng)得了諾貝爾獎(jiǎng)了。光學(xué)鑷子就是用光學(xué)的辦法形成三維勢(shì)阱，把微粒固定在那里。它的方法就是用大的透鏡把激光聚焦，聚焦在焦點(diǎn)的位置。這個(gè)是一九七幾年開始做的工作，這個(gè)工作出來以后發(fā)現(xiàn)有很大的問題，但現(xiàn)在沒有宣傳這個(gè)問題，就是激光的能量太高了，聚焦以后能量密度就更高了。他要搬用的是細(xì)胞，這個(gè)細(xì)胞就給殺死了，很可能你看到的細(xì)胞是死掉的細(xì)胞。為此，研究開發(fā)了聲學(xué)鑷子，是美國賓州大學(xué)最早提出來的。用兩束聲表面波形成干涉場，干涉場里面形成很多勢(shì)阱，可以把微粒固定在勢(shì)阱里。它和光學(xué)鑷子比較，因?yàn)槁暷芰亢艿停晫W(xué)鑷子對(duì)細(xì)胞不會(huì)破壞，不會(huì)損傷細(xì)胞。這是最重要的。此外，光學(xué)鑷子只能處理一個(gè)，聲學(xué)鑷子可以處理一群。聲學(xué)鑷子還有很多優(yōu)點(diǎn)，它的能耗很低，設(shè)備體積很小。

謝謝大家！

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【討論與交流】

桂文莊： 我在局里工作的時(shí)候就聽說你們?cè)谧雎暱栈@方面的研究，對(duì)聲空化做了一些簡單的了解，知道這個(gè)很困難。今天聽了你的報(bào)告，第一次對(duì)這個(gè)事情有了比較全面的了解。我主要想請(qǐng)教以下兩個(gè)問題。第一個(gè)問題是我們預(yù)測聲空化可以達(dá)到 到 的溫度，那么這樣的一個(gè)溫度對(duì)于核聚變到底夠不夠呢？現(xiàn)在還沒有實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明或者測量出來到底達(dá)到多少，第一步是不是要優(yōu)先考慮把這方面搞清楚，這是我個(gè)人的一個(gè)想法，不知道考慮的對(duì)不對(duì)。第二個(gè)問題是你剛才說空化的氣泡尺寸可以到分納米，到分納米就是一個(gè)埃，幾個(gè)埃的尺度，這已經(jīng)到原子尺度了，到原子尺度，它的效應(yīng)是不是應(yīng)該顯示出有量子效應(yīng)的出現(xiàn)？對(duì)于這些問題過去有沒有考慮，或者現(xiàn)在有沒有考慮？

沈建中：我講的報(bào)告就是這個(gè)意思，對(duì)聲空化的研究，過去就是我們得到了資金，也得到了很多的支持。那么這個(gè)支持，它不用提一個(gè)應(yīng)用背景，這就不好辦了，這個(gè)問題到現(xiàn)在，我為什么說要繼續(xù)呢？我進(jìn)一步研究就是回答到底達(dá)到多少這個(gè)問題。

有一個(gè)美國人提出來，后來發(fā)表一篇論文，發(fā)表這篇論文編輯拿不定主意，不知道對(duì)不對(duì)，編輯猶豫再三，征求了很多人的意見，大部分人說不能發(fā)。他想這是新東西，說不能發(fā)的人不見得能了解這些事，他還是發(fā)了，一發(fā)就引起轟動(dòng)。引起轟動(dòng)以后，我們這邊才給的資金支持，電影是插曲之一。結(jié)果有了資金以后，美國那邊開始說你做了，我們重復(fù)不了。最后就說他學(xué)術(shù)造假，后來他到普度大學(xué)去，普度大學(xué)發(fā)表聲明說他沒有造假。所以我覺得科學(xué)是完全存在這種技術(shù)問題的。

講一個(gè)小故事。研究某種新材料，有些人跟著老師研究了一輩子也沒做出來，老師退休了。他們?nèi)齻€(gè)人按照老師的資料，忽然做出來了，并且因此而提了局級(jí)干部。但是以后的試驗(yàn)又失敗了。因此技術(shù)問題常常會(huì)有不確定性因素。那么到目前為止為什么測不出來？我覺得要發(fā)展一種測量高速變化的物理量的實(shí)驗(yàn)手段，但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)手段需要巨大的資金支持，所以聲空化的研究局限在這么小的范圍之內(nèi)，因?yàn)樗@個(gè)范圍就是微米、納米級(jí)的，這些東西都只是假設(shè)的，理論上的，實(shí)驗(yàn)上能不能做到，實(shí)驗(yàn)上能不能測量，一直是個(gè)問號(hào)。對(duì)這些問號(hào)如果能夠研究，那么也許會(huì)有突破，但是也許不能突破。所以到現(xiàn)在為止沒有資金支持是原因之一，沒有資金支持不能說對(duì)還是不對(duì)，只是說做這個(gè)事情很困難。

到目前為止，這些數(shù)據(jù)都是有問題的。有一個(gè)物理假設(shè)，關(guān)于泡在變大變小的過程當(dāng)中有沒有物質(zhì)傳遞？泡在變小的時(shí)候，里面的氣體可能有水蒸氣，水蒸氣跑出去了，氣泡里的東西少了。水蒸氣跑與不跑，計(jì)算出來的溫度差很多。假定氣泡里的東西跑與不跑都需要理由。究竟跑了沒跑，這里面就需要進(jìn)一步研究。

他們和上海應(yīng)用物理所合作，發(fā)現(xiàn)單靠聲空化是不能夠引起核聚變的。但是它在核聚變的時(shí)候，你把聲加上去之后，它的效果會(huì)加強(qiáng)，起到輔助作用，它是做到了這一點(diǎn)。后來他們有沒有發(fā)表結(jié)果，我不知道，我就沒有看到文章，但是有輔助作用。起個(gè)輔助作用，能夠降低條件，也是一個(gè)很大的好處?，F(xiàn)在激光點(diǎn)火，點(diǎn)到現(xiàn)在也點(diǎn)不起來，它也有這個(gè)問題。

到目前為止也沒有證明它能夠引起核聚變，數(shù)據(jù)上的可能性，咱們所的錢教授寫了篇文章，他說的溫度比我們說的溫度還要高四個(gè)數(shù)量級(jí)。不同的理論假設(shè)，他是咱們聲學(xué)所最大的理論家，他寫了一篇文章，他寫文章的時(shí)候，他有好多前提假設(shè)，這個(gè)前提假設(shè)能不能滿足都要打問號(hào)了。但是作為理論分析，我假設(shè)以后就可以在下面算的，是這樣的，算出來的結(jié)果比普通的溫度還要高。還有熱容量，時(shí)間很短，激發(fā)很小，總能量不夠。點(diǎn)火，我點(diǎn)不了你，可以點(diǎn)它，先點(diǎn)紙?jiān)冱c(diǎn)木材再點(diǎn)煤球，這種有希望的應(yīng)用不要輕易放棄，后面講的是怎么應(yīng)用的事情。

超高速的物理量的變化，這個(gè)測試設(shè)備現(xiàn)在要發(fā)展也是很困難的，只能夠通過它的效應(yīng)、通過它的結(jié)果來反推。所以這個(gè)也需要很多的研究。但是怎么研究？不光是資金的問題，研究方向通過什么來研究還是要探討。

桂文莊：高速相機(jī)是否可以達(dá)到要求，有沒有可能有一些技術(shù)可以達(dá)到？

沈建中：不可能，先我以前了解的水平，國際上最高的水平超快速度的檢測是 ，就是變化率是 ，我們現(xiàn)在可能超過 的變化率，它反應(yīng)不過來了。另外就是他們現(xiàn)在的高速相機(jī)，對(duì)我們聲學(xué)上幾乎沒有作用，舉個(gè)例子來說，每秒1百萬張的高速相機(jī)，一張照片是一個(gè)微秒間隔。如果一千萬張，是0.1微秒。這種現(xiàn)象它的發(fā)光的結(jié)構(gòu)是飛秒級(jí)的，差五個(gè)數(shù)量級(jí)，就捕捉不到?？赡芘囊磺堈掌才牟坏揭粡堄杏玫恼掌?。而一千萬張的高速相機(jī)很難做到，能做到也十分昂貴。

所里給我們30萬的資金支持，買了一個(gè)高速相機(jī)，每秒鐘10萬張。這個(gè)高速相機(jī)在拍10萬張的時(shí)候，只有64個(gè)像素。速度高了以后相片縮小了，最后就拍成一小塊，拍也拍不清楚。拍到百萬張的時(shí)候，這個(gè)相片要拍得很大，相機(jī)就很貴。對(duì)于聲學(xué)來講，一兆的頻率就是一周期就用一秒，10兆就是0.1微秒。所以高速相機(jī)在聲學(xué)里頭應(yīng)用有限，這個(gè)高速比我們的低速都要低。

后來我們還發(fā)展了一個(gè)技術(shù)，不是用高速的辦法，而是用靜態(tài)的，用動(dòng)畫片一樣的形式，重復(fù)照相，把快速過程記錄下來。后來國際上都采用這種方法，我們把它叫做動(dòng)態(tài)光彈技術(shù)，就是拍一張張靜態(tài)照片連接起來放。這個(gè)技術(shù)，在一九八幾年的時(shí)候，聲學(xué)所在世界上是領(lǐng)先的，我們可以達(dá)到別人達(dá)不到的高度。

裴力偉：咱們所現(xiàn)在做空化效應(yīng)準(zhǔn)備怎么做？做到什么程度？有什么發(fā)展方向？

沈建中：我最近看到一篇發(fā)表的文章，做的工作是測量空化強(qiáng)度，而這恰恰是我懷疑的問題。我本身一直在講沒有空化強(qiáng)度這個(gè)概念。我們研究聲學(xué)的都知道聲強(qiáng)，聲的能量密度，這是很確定的。泡的大小很容易測，泡的分布很容易測，它現(xiàn)在用光學(xué)辦法來測泡的分布，他們不是測單泡，而是測多泡，很多泡，這是在實(shí)驗(yàn)上的改進(jìn)。但是空化強(qiáng)度這個(gè)概念應(yīng)用，很可能是錯(cuò)誤，至少是個(gè)懷疑。什么叫空化強(qiáng)度？空化的能量？到目前為止沒有一個(gè)人能回答出來。定義不了就需要資金支持，而資金就會(huì)牽扯到其他的問題。

桂文莊：現(xiàn)在激光核聚變現(xiàn)在還是實(shí)現(xiàn)不了聚變，聲學(xué)用超聲波注入能量才有多大？

沈建中：這種思路我覺得應(yīng)該可以考慮。

做聲的成本比它低得多，缺點(diǎn)就是大家都不相信，沒有成功之前是沒人相信你的。就像我們做發(fā)光之前，很多人不相信。

何遠(yuǎn)光：我想問在聲空化研究的實(shí)驗(yàn)過程里面，目前全國的科技隊(duì)伍的力量里面有沒有人做？還是就您一個(gè)人做？如果除了您以外有別的高校在做或者別的人在做，目前怎么樣？

沈建中：全國基本上三家，南大、聲學(xué)所，還有同濟(jì)聲學(xué)所，基本上是我們?nèi)以谧觥Ｎ覀冎g有合作，互相有聯(lián)系。南大在物理上做的比較深，而且它可能比我們強(qiáng)。還有個(gè)別的像清華，和我們都有合作關(guān)系。因?yàn)檫@牽扯到量子，牽扯到很深的物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)背景。我在物理方面比較匱乏，難度大一點(diǎn)，相對(duì)而言南大在物理方面強(qiáng)一些。陜西師大，他們研究多泡，能力弱一點(diǎn)，深入不下去。

好萊塢不知道怎么突發(fā)奇想拍了這樣的片子，也許他們?cè)谘芯恳恍┪覀儾恢赖臇|西，老外做事有的是保密的，我們不知道他們是不是在做。

朱 埜：聲學(xué)是宏觀物理學(xué)的概念，宏觀聲空化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箚蝹€(gè)氣泡小到10-10的納米量級(jí)，出現(xiàn)聲致發(fā)光現(xiàn)象，已經(jīng)屬于微觀物理研究范圍，微觀物理現(xiàn)象是不能用諸如強(qiáng)度、溫度、速度、亮度等宏觀物理量來度量的，現(xiàn)在量子理論（量子力學(xué)和量子化學(xué)等）中的測不準(zhǔn)原理本身就反映了這種微觀物理的波粒兩重性和時(shí)頻對(duì)應(yīng)關(guān)系，這類研究繼續(xù)深入要想獲得政府或有關(guān)部門資金資助，就需要你給他們講清楚，讓他們相信，但現(xiàn)在還沒有人可以說清楚。

科學(xué)研究工作都不應(yīng)以獲取諾貝爾獎(jiǎng)為目標(biāo)，所有得諾獎(jiǎng)的人不知道自己會(huì)得獎(jiǎng)，他們從事研究的初衷是興趣，探索和追求。我平時(shí)喜歡看CCTV9電視頻道動(dòng)物世界欄目，那些動(dòng)物專家跑到非洲，南美去研究動(dòng)物，一待就是好幾年，辛辛苦苦在荒郊野外對(duì)各類動(dòng)物的行為進(jìn)行長期觀察并收集數(shù)據(jù)，說不請(qǐng)為了什么？這需要研究人員有頑強(qiáng)的探索精神。當(dāng)然首先要有好奇心理，而后產(chǎn)生興趣，有了興趣就不會(huì)放棄地去探索它的來龍去脈，去發(fā)現(xiàn)和追求自然的奧秘，這個(gè)過程有時(shí)需要你畢生的精力。

60年前，我們的老所長-汪德昭院士跟我們新來工作的100多個(gè)青苗大學(xué)生講的第一句話是‘你們要當(dāng)無名英雄’，至今我記憶尤新。我們多數(shù)人遵循這種教導(dǎo)，在對(duì)此后專業(yè)工作，以濃厚的興趣和極大的熱情忘我投入，不求功利，埋頭苦干，鍥而不舍地努力探索，其中不少同志成為我們這個(gè)專業(yè)的領(lǐng)軍人物，有的直到今天，已經(jīng)耄耄之年還活躍在研究工作崗位上，我所的張，侯等四位院士以及侯自強(qiáng)，商爾昌，朱維慶和向大威等教授無不是我們最好的楷模。

聲空化研究能夠觀察到聲致發(fā)光，就宏觀研究來講已經(jīng)達(dá)到極致，大膽設(shè)想聲致核聚變，也不見得不可能。但是從事高端研究需要這樣的精英，除對(duì)科學(xué)極大的好奇和探索精神外，他們還樂于發(fā)現(xiàn)，敢于懷疑，善于設(shè)想、精于求證，而如今在我們聲學(xué)領(lǐng)域，確實(shí)欠缺這樣的人才，這涉及我們的教育問題，包括從小的思想素質(zhì)和后期的文化修養(yǎng)教育。

要達(dá)到預(yù)期的研究成果，你就得去研究實(shí)現(xiàn)的條件，可能非常困難，沒有資金支持，沒有資源支持，這都是科學(xué)研究道路上的正?，F(xiàn)象，困難可一步步攻克，條件可一步步創(chuàng)造，但不能因此就消磨掉自己的探索精神，要始終不忘初心。使之不斷激發(fā)成果的實(shí)現(xiàn)。

科學(xué)發(fā)展需要有對(duì)應(yīng)的環(huán)境支持，科學(xué)可以改造環(huán)境，但也可能破壞環(huán)境，核聚變給人類創(chuàng)造了財(cái)富，但同時(shí)污染了我們生存的環(huán)境，就說聲空化研究，超強(qiáng)聲吶功率發(fā)射可以更遠(yuǎn)距離探測，但所造成的空化，足以殺死人類賴以生存的海洋生物。這就是為什么我們要研究環(huán)境，保護(hù)環(huán)境的原因，如果我們的科學(xué)發(fā)展不注意環(huán)境保護(hù)，人類科學(xué)發(fā)展越高，人類可能消亡得越快。因此 我認(rèn)為有些高科技研究還是悠一點(diǎn)好。

羅恩生：對(duì)于聲空化我之前聽說過，有所了解，沈老師講的很全面，很深入，特別是結(jié)合您過去的一些研究成果，讓我有了更深入的了解，也為您缺乏經(jīng)費(fèi)支持而未能進(jìn)一步深入研究所遺憾。我們聲學(xué)所是應(yīng)用型研究所，側(cè)重創(chuàng)新技術(shù)、創(chuàng)新算法的研究。技術(shù)開發(fā)和科學(xué)研究一樣需要條件，需要社會(huì)支撐，資金支持。沒有設(shè)備就無法測量觀察。這就涉及到我們國家的科研經(jīng)費(fèi)管理體制問題。過去我們的一些研究項(xiàng)目是有技術(shù)條件保障經(jīng)費(fèi)的，但是這方面國家部門支持往往是滯后的，項(xiàng)目研究結(jié)束了，有結(jié)果了，經(jīng)費(fèi)才下來。但是因?yàn)檫@個(gè)研究已經(jīng)做完了，所以便將經(jīng)費(fèi)挪到其他項(xiàng)目上。這就給技術(shù)保障經(jīng)費(fèi)驗(yàn)收時(shí)帶來困難。挪東？西對(duì)付驗(yàn)收的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。這個(gè)問題需要正視解決。

我們國家對(duì)于資金支持要有前瞻性，要懂得應(yīng)用技術(shù)里面的特殊性。科普不但要對(duì)老百姓推廣，也要對(duì)相關(guān)的國家部門進(jìn)行科普。有了及時(shí)的資金支持，才能在這方面好好的深入研究。沈老師剛才講的雖然很特殊，但是卻真實(shí)反映了我們科研經(jīng)費(fèi)管理需要改進(jìn)的狀況。

沈建中：同濟(jì)大學(xué)最早提出來空化在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，在B超或者超聲多普勒的應(yīng)用很廣泛。超聲多普勒通過打一種圖像增強(qiáng)劑即造影劑來測血液的速度。造影劑的結(jié)構(gòu)就是空泡，需要在血液中打一串空泡來進(jìn)行顯影。在空泡的四周糊一層蛋白質(zhì)，打進(jìn)去造影，結(jié)果這個(gè)空泡在那就碎了，就是剛才說的潰滅了就產(chǎn)生高溫、高壓，就把血管給打出窟窿來了，就腐蝕了。他開頭立項(xiàng)研究如何避免在超聲作用下造影劑損害人的血管。他立項(xiàng)的時(shí)候，幾乎異口同聲給斃了。多虧基金委的主任對(duì)此有所了解，給了他主任基金，作為資金支持?，F(xiàn)在研究造影劑的隊(duì)伍越來越壯大，很多人在重復(fù)研究這個(gè)東西。這是避免在超聲作用下造影劑損害人的血管，第一次將空化應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上，后來有了更多的資金支持，空化的應(yīng)用也越來越廣泛。

何遠(yuǎn)光：現(xiàn)在有一個(gè)非常低噪聲的前提，可能有空泡理論在起作用，我來喊一個(gè)任務(wù)，解決穩(wěn)定的前提沒問題，可以用氣泡的辦法，空化的辦法來解決降噪的問題，這樣的話需要再多的資金支持都不是問題。那你的思路能不能轉(zhuǎn)換一下，結(jié)合這個(gè)研究，解決國家重大的軍事問題，然后進(jìn)一步地把技術(shù)理論搞得更清、更透，這樣的話可能性會(huì)更大一些。

朱 埜：創(chuàng)造魚雷頭部氣泡空間，使魚雷有如在空氣中飛行速度，我看是不可能的，因?yàn)槟且馕吨阒辽僖獎(jiǎng)?chuàng)造有那么大的魚雷飛行氣泡空間。

沈建中：我之前在網(wǎng)上查閱過，俄羅斯研究的那個(gè)不同于用聲來產(chǎn)生氣泡，它是用某種方法相當(dāng)于是產(chǎn)生氣泡的導(dǎo)流罩，進(jìn)而減少了魚雷的阻力。音速是1500米/秒，它這個(gè)速度是很快的，100米/秒就是相當(dāng)快的速度，它比美國的那個(gè)要快兩倍。

我希望咱們所里面能夠把這個(gè)工作繼續(xù)下去，未來可以給我們所增光?，F(xiàn)在來看真正要弄是很難的，可能的方法還是應(yīng)用養(yǎng)基礎(chǔ)，自己養(yǎng)自己。

桂文莊：你把目標(biāo)提到核聚變，這個(gè)提的有點(diǎn)問題。

沈建中：太高了。

桂文莊：大家非常關(guān)心可控核聚變這個(gè)事情，你用聲學(xué)來做這個(gè)事情有點(diǎn)不靠譜，你提出這樣的目標(biāo)肯定得不到資金支持。我們講需要有應(yīng)用目標(biāo)，長遠(yuǎn)的應(yīng)用目標(biāo)是需要有研究背景的，研究的結(jié)果最后能夠在哪里發(fā)揮作用，這是一貫思路。我們強(qiáng)調(diào)應(yīng)用技術(shù)研究并不是說現(xiàn)在馬上見效，但是一定要有長遠(yuǎn)的目標(biāo)。我覺得現(xiàn)在咱們國家這個(gè)體制，現(xiàn)在這個(gè)狀態(tài)，你需要有一個(gè)長遠(yuǎn)的目標(biāo)，因?yàn)槟阋峭耆f我什么目標(biāo)都沒有，這個(gè)研究下去恐怕是非常難以得到支持。

但是我在想咱們國家現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到新的時(shí)期，我們現(xiàn)在提出創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)這個(gè)目標(biāo)。我們提出來需要我們的原始創(chuàng)新，如果我們都是比較短視地看到基金發(fā)揮作用的東西，這個(gè)大目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)不了的。在網(wǎng)上查閱到各國投入的技術(shù)研究比，咱們現(xiàn)在總的R&D經(jīng)費(fèi)大概是非常高的，世界上大概是第三還是第幾。但是從構(gòu)成上面來看，美國、日本、韓國等很多國家，R&D的基礎(chǔ)研究大概能占到15%到20%的基礎(chǔ)比例，我們國家大概只有百分之幾。這就是我們國家的現(xiàn)狀，對(duì)研究支持力度不夠。現(xiàn)在基金委比較重視這些問題了，會(huì)支持一些不是大家都同意的情況。但是對(duì)這種非常前沿的，現(xiàn)在看不出來有什么結(jié)果的研究項(xiàng)目，怎么去支持，現(xiàn)在還是缺乏一個(gè)環(huán)境的。隨著我們國家的發(fā)展，隨著大家對(duì)技術(shù)研究的認(rèn)識(shí)的提高，我們知道最近習(xí)主席的講話都談到了對(duì)技術(shù)研究的支持，我覺得情況會(huì)慢慢變好的。

所以我覺得沈老師剛才提出來的一些困惑和困難的地方，可能在一段時(shí)間還會(huì)存在，但是這個(gè)情況我覺得會(huì)逐步好轉(zhuǎn)。聲空化的研究，我覺得是不是我們還是踏踏實(shí)實(shí)把聲空化的物理、機(jī)理、一些風(fēng)險(xiǎn)搞清楚，很多基礎(chǔ)問題都沒搞清楚，我們突然一下提出那么大的目標(biāo)，自然難以得到全方位的支持，所以我們需要把自己的目標(biāo)提得比較切實(shí)一點(diǎn)。目標(biāo)必須要提出來，有了目標(biāo)，才會(huì)有前進(jìn)的方向。現(xiàn)在如果聲學(xué)所能夠在這方面有很好的計(jì)劃，能夠來做，這個(gè)情況會(huì)慢慢改變的。這方面未知的東西太多，但研究的人不太多，國際上沒有什么突出成果，這正好是技術(shù)研究的特點(diǎn)，我覺得應(yīng)該去做這件事情。

但是我確實(shí)覺得咱們現(xiàn)在為了得到資金支持，往往會(huì)故意夸大成果，剛剛有點(diǎn)眉目，便會(huì)加大成果的渲染，這種方法不可取，需要改進(jìn)。

朱厚卿：我提個(gè)意見，這一次沈建中講聲空化還有一些值得反思、思考。不只是我們聲學(xué)所，還有其他所也有很多老年科普，我們已經(jīng)七八十歲了，比起我們，對(duì)年輕人科普顯得更加重要。最近所里的年輕人越來越多，科學(xué)院能不能辦一個(gè)老年科普的網(wǎng)站，把各個(gè)單位的科普的介紹文章放在網(wǎng)站上，使得大家都可以了解，因?yàn)樗粌H是科學(xué)普及，它有很多思考以及對(duì)以后的打算，有了這個(gè)科普網(wǎng)站，使得大家不管是老年人還是年輕人都可以去看，普及科學(xué)。因?yàn)槲乙猜犃?，我覺得很有啟發(fā)，有很多幫助，比起我們，對(duì)年輕人來講，我覺得應(yīng)該更有好處。

第二，沈建中講超聲空化，這個(gè)題目有老有新。我記得前兩天報(bào)道了超聲中心的超聲空化研究，有個(gè)博士叫吳鵬飛，是咱們超聲中心的，他把超聲空化跟什么東西結(jié)合起來我沒仔細(xì)研究，來擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍進(jìn)一步研究。沈建中講了，超聲的應(yīng)用五花八門，但是真正用在大范圍、大規(guī)模的很少，因?yàn)榇罅Φ耐茝V很難，尤其空化的強(qiáng)度，空化在小范圍里面能空化，大范圍比如湖里面做不到空化。

我們退休了，所里提供給我一個(gè)房間，我在所里面走走，經(jīng)常碰到這些問題。大慶油田比較早的油田輸油管道，怎么把它稀釋降稠能夠運(yùn)過來，現(xiàn)在加個(gè)電爐加溫?zé)?。咱們有個(gè)大課題，關(guān)于超聲降稠的，在網(wǎng)站上看到說效果非常好，但是對(duì)于超聲降稠很好我是不相信的。超聲空化，一個(gè)燒杯里面空化強(qiáng)度很大，能夠把原油像瀝青那樣把它燒化在爐子上面，然后超聲波作用，作用了八個(gè)小時(shí)，冷下來它還是稠的，并沒有降，所以我對(duì)超生降稠并不是很相信。

沈建中提到超聲核聚變，且今年甚至發(fā)光大家都能看得見，超聲核聚變大家都重復(fù)不了，之前做出來的都是假的，他們現(xiàn)在提出來是沒有別的思路能夠解決這個(gè)問題。這些東西我覺得都是很難解決的，因?yàn)樵蹅兡芙鉀Q能源問題就已經(jīng)很不錯(cuò)了。局部的超聲空化是非常有效果的，在細(xì)胞粉碎、中藥材的提取方面都很有用。但是真正空化的強(qiáng)度怎么來衡量是很困難的問題，這個(gè)問題我現(xiàn)在碰到都解決不了。

最早前幾年我們科學(xué)院有個(gè)化冶所，花了十幾萬從美國買來一臺(tái)聲強(qiáng)計(jì)。說明書里面有篇參考文章，是我們西北工業(yè)大學(xué)一個(gè)叫梁兆惠（音）的研究生的碩士論文，他的論文被美國人拿來用了基礎(chǔ)研究搞了聲強(qiáng)計(jì)，實(shí)際上把噪聲的大小作為聲強(qiáng)大小，那個(gè)噪聲頻率很寬，從幾K到幾兆，所以就弄了這個(gè)。這個(gè)東西也沒有很好地解決，因?yàn)槲覀儑鴥?nèi)也有生產(chǎn)這個(gè)，買來以后解剖完了改進(jìn)再出口，他現(xiàn)在也出口到美國，當(dāng)然便宜得多。我用它來做超聲空化，并跟化冶所相比較，但也沒有解決超聲空化的測量。同樣的東西，拿它比較，也沒有很好地解決。所以超聲空化這個(gè)問題，到現(xiàn)在為止無論是計(jì)量，還是理論上都無法解決。因?yàn)槌暢丝栈酝?，它有沖流，就是水像噴泉那樣噴，這個(gè)理論上也不好解決，數(shù)學(xué)上也很難。我曾經(jīng)問過我們聲學(xué)所的第一把手、第二把手，聲學(xué)所現(xiàn)在能不能解決這個(gè)問題，他們都說現(xiàn)在解決不了?？栈€是很難的，但是現(xiàn)在還是有人在不斷地研究。這些研究要有效應(yīng)，還要有投資，他要看效益，這個(gè)也很自然，技術(shù)研究也有，但是這個(gè)到現(xiàn)在為止一直沒有好好解決，這是很困難的問題。

對(duì)于超聲的應(yīng)用也是很難的。最近我碰到一個(gè)燒杯里小范圍的空化，這個(gè)很容易。真正需要解決的是大范圍的空化，那是很難的。你現(xiàn)在到太湖去玩，還能聞到經(jīng)久不散的臭味。超聲的應(yīng)用空化問題很多，有個(gè)人叫沈莊珠（音），他在研究功率超聲，他到我這里來，對(duì)我說是超聲污染，我說小范圍的燒杯里面你可以做污染。水一拿來，一看里面有大腸桿菌，很臟的，但是現(xiàn)在你要把水整個(gè)都做氯氣消毒，你用超聲波去消毒做不了的，因?yàn)槟銢]那么大的強(qiáng)度。所以沈莊珠（音）弄了半天，最終也沒有結(jié)果。

超聲空化小范圍應(yīng)用有很好的效果，大范圍應(yīng)用很困難。主要是超聲空化的強(qiáng)度、范圍、計(jì)量都很難解決。我想到沈建中講的內(nèi)容，能夠在網(wǎng)站上讓大家看看，讓大家有啟發(fā)，我想對(duì)科學(xué)的發(fā)展有幫助。

桂文莊：我以前對(duì)聲空化這塊確實(shí)了解不多。今天聽完了之后很受啟發(fā)，我覺得沈老師講得非常好，對(duì)基礎(chǔ)研究來說非常重要。

我們國家已經(jīng)到了一個(gè)新的階段，這個(gè)新的階段對(duì)科學(xué)院來說，對(duì)我們國家來說應(yīng)該更加重視基礎(chǔ)研究，應(yīng)該給技術(shù)更加寬松的環(huán)境，使得它能夠發(fā)展得更好。另外我也覺得咱們現(xiàn)在整個(gè)社會(huì)科研的氛圍還是有些問題，比方說急功近利、考核文章多少指標(biāo)等等問題，有量化的考核，考核的越來越厲害。

今天沈老師提的這些問題非常重要。但是我覺得我們還是要把目標(biāo)定得切實(shí)一些，基礎(chǔ)研究一定要弄明白我要干什么，要解決什么樣的問題。對(duì)于這些有可能達(dá)到應(yīng)用的，我們要記得去研究這些東西，要把應(yīng)用背景說得很切實(shí)。我們一步就做到核聚變，這是很難的，我們很難這樣做。現(xiàn)在我們確實(shí)有一些地方也看到了，為了申請(qǐng)一個(gè)好的項(xiàng)目，一點(diǎn)基礎(chǔ)研究的東西便夸大的很過分，這樣的現(xiàn)象比比皆是。

隨著我們社會(huì)的發(fā)展，我們國家的發(fā)展，對(duì)技術(shù)研究會(huì)越來越重視。我們科學(xué)院一定要把技術(shù)研究做好，我們不要去做和大學(xué)相比的完全自由探索式的技術(shù)研究，那個(gè)沒有優(yōu)勢(shì)。大學(xué)里面人才濟(jì)濟(jì)，環(huán)境寬松，資金支持比較到位。對(duì)科學(xué)院來說，技術(shù)研究要做比較長遠(yuǎn)性的部署，將來在某個(gè)方面能夠有預(yù)期的發(fā)展結(jié)果，這是科學(xué)院的特點(diǎn)。

我覺得這次我們的學(xué)術(shù)沙龍搞得很好，一個(gè)是它的題目提得好，題目提的是問題研究的東西，以聲空化研究作為一個(gè)議題，這個(gè)題目是現(xiàn)在問題太多，而且都沒有解決的領(lǐng)域，這個(gè)領(lǐng)域恰恰是我們一直去研究的。但是要想在聲學(xué)所形成很龐大的隊(duì)伍當(dāng)然很不現(xiàn)實(shí)，我們聲學(xué)所至今還是以國家的主要任務(wù)為它的主要工作。但是我們不妨部署一些點(diǎn)去做這些事情，這是前沿的工作，我覺得要做件工作確實(shí)不容易。沈老師說了這樣的事，因?yàn)槲覀冄芯康臇|西，現(xiàn)在還是宏觀尺度上的研究。如果聲空化要深入到微觀尺度上的話，確實(shí)會(huì)出現(xiàn)非常多的新的東西，而這些東西我們很不熟悉。這些東西該怎么研究，我覺得從我們聲學(xué)所來考慮，可能還是要考慮怎么去做這件事。

何遠(yuǎn)光：我離開聲學(xué)所33年，今天回娘家很親切。我就談一些我的體會(huì)：今天學(xué)術(shù)沙龍的成功舉辦感到十分的可喜可賀。感謝沈建中老師在百忙之中給我們做了如此精彩的報(bào)告，受益良多。

想要做好一件事，首先你要有所追求，然后懂得奉獻(xiàn)，最后你才能成功。這個(gè)哲理，是我們作為科研人員應(yīng)該遵從的道路，是我們應(yīng)該繼續(xù)發(fā)揚(yáng)的風(fēng)格，也是我們做科研工作的責(zé)任。今天沈老師做的報(bào)告，填補(bǔ)了我們一些知識(shí)的空白，也增長了我們的知識(shí)。沈老師在報(bào)告里面從技術(shù)研究的角度，談到了技術(shù)研究目前遇到的問題和前景，也談到了現(xiàn)在困難的地方。對(duì)于如何克服這些困難，大家提了很多很好的思路。

但是這次沙龍美中也有不足，就是我們?cè)趯W(xué)科發(fā)展上的討論還不太夠。全國目前搞空化的科研力量非常弱，只有三個(gè)單位。在這種情況下，我們這個(gè)學(xué)科要怎么發(fā)展、怎么布局呢？我們聲學(xué)所在里面要不要起領(lǐng)頭羊的作用？如果我們準(zhǔn)備做這個(gè)工作，具體應(yīng)該怎么辦？例如我們可以給院里提什么樣的好意見來組織全員的力量共同促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展？或者我們要做什么題目、立什么項(xiàng)目來組織全國的力量或者院里的力量來做這個(gè)事情？諸如此類的問題，我覺得在這方面還是稍微有點(diǎn)欠缺，值得更深入的討論。

另外，這種沙龍最好邀請(qǐng)所領(lǐng)導(dǎo)參加。使所領(lǐng)導(dǎo)了解到我們的意見，給予研究更多的支持。我們這個(gè)學(xué)科的布局，我們這個(gè)學(xué)科能不能成為重點(diǎn)，這都是要通過我們的宣傳、通過我們的工作才能得到認(rèn)可。所以還是希望可以請(qǐng)到所領(lǐng)導(dǎo)來親自參加學(xué)術(shù)沙龍活動(dòng)，這樣比間接傳遞要好得多。同時(shí)，還要做到老中青相結(jié)合，請(qǐng)有影響的院士和專家參加討論。

朱 埜：我們這些老同志和年輕人在一起工作，有一些矛盾是難免的，但是必須要交流。在沙龍會(huì)議上大家可以相互交流，談?wù)勛约旱南敕ê涂捶?，互相可以爭論探討。沙龍的目的不同于我們老同志聚?huì)的見面發(fā)牢騷，我們要有交流，有探討，在討論中相互收益。

蘇 媛：今天的沙龍圓滿結(jié)束，感謝各位老師給我們提了很多寶貴的建議，首先是請(qǐng)年輕人來做報(bào)告，下次我們一定會(huì)留意，并且也一定多多邀請(qǐng)有發(fā)言權(quán)的院士來參加。還有，一定盡全力去邀請(qǐng)所里領(lǐng)導(dǎo)來參加，還要找懂相關(guān)科研的人員一起來，多多參與，才會(huì)更深入地了解，給予更多的支持。這些都建議特別好，我和沈老師特別有啟發(fā)，虛心接受。

最后，我們?cè)俅胃兄x院里的領(lǐng)導(dǎo)還有在座的老同志們！