聲音是人類最早研究的物理現(xiàn)象之一，聲學也是經典物理學中歷史最悠久,，并且當前仍處在前沿地位的唯一的物理學分支學科,。雖然聲學深深改變和影響著人類的生活，但是近代聲學的研究卻大量服務于軍事科學,，而在基礎理論方面并沒有太大實質性進展,，這讓現(xiàn)代聲學距離諾貝物理獎似乎越來越遠。但這并未到特別悲觀的地步,，因為幾乎所有的物理大佬都研究過聲學,，而且近代很多諾貝爾獎獲得者也是聲學出身，其中集聲學理論于大成者的瑞利曾獲得1904年諾貝爾物理學獎。另外還有一個奇怪的現(xiàn)象,，世界上研究聲學的學者大都很長壽,。

　　當你決定是否準備把自己孩子送去學習聲學之前，我們先數(shù)數(shù)物理學界泰斗們的聲學淵源,。從上古起直到19世紀,，人們都是把聲音理解為可聽聲的同義語。中國先秦時就說“情發(fā)于聲,，聲成文謂之音”,，“音和乃成樂”。聲,、音,、樂三者不同，但都指可以聽到的現(xiàn)象,。同時又說“凡響曰聲”,，聲引起的感覺是響，但也稱為聲,，這與現(xiàn)代對聲的定義相同,。西方國家也是如此，英文Audition的詞源來源于希臘文,，意思就是“聽覺”,。

　　世界上最早的聲學研究工作主要在音樂方面?！秴问洗呵铩酚涊d,，黃帝令伶?zhèn)惾≈褡髀桑鰮p長短成十二律,；伏羲作琴,，三分損益成十三音。三分損益法就是把管(笛,、簫)加長三分之一或減短三分之一,，這樣聽起來都很和諧,，這是最早的聲學定律,。傳說在古希臘時代，畢達哥拉斯也提出了相似的自然律,，只不過是用弦作基礎,。

　　1957年在中國河南信陽出土了蟠螭文編鐘，它是為紀念晉國于公元前525年與楚作戰(zhàn)而鑄的,。其音階完全符合自然律,，音色清純，可以用來演奏現(xiàn)代音樂,。1584年,，明朝朱載堉提出了平均律,，與當代樂器制造中使用的樂律完全相同，但比西方早提出300年,。

　　古代除了對聲傳播方式的認識外,，對聲本質的認識也與今天的完全相同。在東西方,，都認為聲音是由物體運動產生的,，在空氣中以某種方式傳到人耳，引起人的聽覺,。這種認識現(xiàn)在看起來很簡單,，但是從古代人們的知識水平來看，卻很了不起,。

　　例如,，很長時期內，古代人們對日常遇到的光和熱就沒有正確的認識,，一直到牛頓的時代,，人們對光的認識還有粒子說和波動說的爭執(zhí)，且粒子說占有優(yōu)勢,。至于熱學,，“熱質”說的影響時間則更長，直到19世紀后期,，恩格斯還對它進行過批判,。

　　對聲學的系統(tǒng)研究是從17世紀初伽利略研究單擺周期和物體振動開始的。從那時起直到19世紀,，幾乎所有杰出的物理學家和數(shù)學家都對研究物體的振動和聲的產生原理作過貢獻,，而聲的傳播問題則更早就受到了注意，幾乎2000年前,，中國和西方就都有人把聲的傳播與水面波紋相類比,。

　　1635年有人用遠地槍聲測聲速，以后方法又不斷改進,，到1738年巴黎科學院利用炮聲進行測量,，測得結果折合為0℃時聲速為332米/秒，與目前最準確的數(shù)值331.45米/秒只差0.15%,，這在當時“聲學儀器”只有停表和人耳和情況下,，的確是了不起的成績。

　　牛頓在1687年出版的《自然哲學的數(shù)學原理》中推理：振動物體要推動鄰近媒質,，后者又推動它的鄰近媒質等等,，經過復雜而難懂的推導，求得聲速應等于大氣壓與密度之比的二次方根。歐拉在1759年根據(jù)這個概念提出更清楚的分析方法,，求得牛頓的結果,。但是據(jù)此算出的聲速只有288米/秒，與實驗值相差很大,。

　　達朗貝爾于1747年首次導出弦的波動方程,，并預言可用于聲波。直到1816年,，拉普拉斯指出只有在空氣溫度不變時,，牛頓對聲波傳導的推導才正確，而實際上在聲波傳播中空氣密度變化很快,，不可能是等溫過程,，而應該是絕熱過程。因此,，聲速的二次方應是大氣壓乘以比熱容比(定壓比熱容與定容比熱容的比)與密度之比,，據(jù)此算出聲速的理論值與實驗值就完全一致了。

　　直到19世紀末,，接收聲波的“儀器”還只有人耳,。人耳能聽到的最低聲強大約是10ˉ12瓦/米2，在1000Hz時,，相應的空氣質點振動位移大約是10pm(10ˉ11米),，只有空氣分子直徑的十分之一，可見人耳對聲的接收確實驚人,。19世紀中就有不少人耳解剖的工作和對人耳功能的探討,，但至今還未能形成完整的聽覺理論。目前對聲刺激通過聽覺器官,、神經系統(tǒng)到達大腦皮層的過程有所了解,，但這過程以后大腦皮層如何進行分析、處理,、判斷還有待進一步研究,。

　　音調與頻率的關系明確后，對人耳聽覺的頻率范圍和靈敏度也都有不少的研究,。發(fā)現(xiàn)著名的電路定律的歐姆于1843年提出,，人耳可把復雜的聲音分解為諧波分量，并按分音大小判斷音品的理論,。在歐姆聲學理論的啟發(fā)下,，人們開展了聽覺的聲學研究(以后稱為生理聲學和心理聲學),，并取得了重要的成果,，其中最有名的是亥姆霍茲的《音的感知》。

　　在封閉空間(如房間、教室,、禮堂,、劇院等)里面聽語言、音樂,，效果有的很好,，有的很不好，這引起今天所謂建筑聲學或室內音質的研究,。但直到1900年賽賓得到他的混響公式,，才使建筑聲學成為真正的科學。

19世紀及以前兩三百年的大量聲學研究成果的最后總結者是瑞利,，他在1877年出版的兩卷《聲學原理》中集經典聲學的大成,，開創(chuàng)了現(xiàn)代聲學的先河。1904年,，Lord Rayleigh因為在研究中的特殊貢獻,，獨自獲取諾貝爾物理學獎。至今,，特別是在理論分析工作中,，還常引用這兩卷巨著。他開始討論的電話理論,，目前已發(fā)展為電聲學,。

除了上述物理學界的大佬們，1924年憑借心電圖獲得諾貝爾生物或者醫(yī)學獎的Willem Einthoven,，1930年憑借光學領域拉曼效應獲得諾貝爾獎的Venkata Raman也是聲學研究領域出身,，只是他們其他方面的成就更加顯著而已。

　　20世紀,，由于電子學的發(fā)展,，使用電聲換能器和電子儀器設備，可以產生接收和利用任何頻率,、任何波形,、幾乎任何強度的聲波，已使聲學研究的范圍遠非昔日可比?，F(xiàn)代聲學中最初發(fā)展的分支就是建筑聲學和電聲學以及相應的電聲測量,。以后，隨著頻率范圍的擴展,，又發(fā)展了超聲學和次聲學,；由于手段的改善，進一步研究聽覺,，發(fā)展了生理聲學和心理聲學,；由于對語言和通信廣播的研究,，發(fā)展了語言聲學。

在第二次世界大戰(zhàn)中,，開始把超聲廣泛地用到水下探測,，促使水聲學得到很大的發(fā)展。20世紀初以來,，特別是20世紀50年代以來,，全世界由于工業(yè)、交通等事業(yè)的巨大發(fā)展出現(xiàn)了噪聲環(huán)境污染問題,，而促進了噪聲,、噪聲控制、機械振動和沖擊研究的發(fā)展高速大功率機械應用日益廣泛,。非線性聲學受到普遍重視,。此外還有音樂聲學、生物聲學,。這樣,，逐漸形成了完整的現(xiàn)代聲學體系。

除了上面已提到的聲學領域以外,， 聲學對國防還有許多重要用途,。聲學通信在指揮聯(lián)絡上是關鍵性問題。超聲檢測和表面波器件在國防工業(yè)中起重要作用,。其他各聲學分支也都與國防有關,，在國防中應用較多的是水聲學。海洋中除聲以外的各種信號都很難傳到幾米之外,，因此水聲技術在利用回聲探測水下物體,，如潛艇、海底,、魚群,、沉船等，是有力手段,。由于溫度,、壓力等的分布，在水面下 1200m左右有一聲速最低的深水聲道（聲發(fā)聲道）,。其中聲速比其上,、下層的都低，聲波傳入后就局限于聲道內,，損失很小,。船舶遇到事故時，丟下一枚小型深水炸彈,，其低頻信號可在聲道內傳播幾百甚至幾千km遠,，在這個范圍內的“聲發(fā)”站接收到信號即可組織救援,。在水下檢測異物時就要用較高可聽聲頻或較低超聲頻，這時水中吸收較大,，只能達到較近區(qū)域,，要延長作用距離還是個困難課題,。在航海和漁業(yè)方面水聲學也有廣闊的應用前景,。