中國(guó)古代的聲學(xué)成就

2023年12月12日發(fā)(作者：小學(xué)生簡(jiǎn)歷)

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第七節(jié) 中國(guó)古代的聲學(xué)成就

聲學(xué)是中國(guó)古代物理學(xué)史中發(fā)展最完備的學(xué)科之一.中國(guó)古人在聲學(xué)的研究中做出了許多發(fā)現(xiàn)和發(fā)明,聲學(xué)不僅僅在樂(lè)律與音階的知識(shí)積累,還包括建筑、機(jī)械制造等各個(gè)方面的聲學(xué)知識(shí).在音律的研究上取得了突出的成就,并對(duì)古代文化的發(fā)展起到了重要的作用.對(duì)于物體的發(fā)聲與傳聲,共振與共鳴等現(xiàn)象也從理論和實(shí)驗(yàn)上做出了很好的研究.

一、聲音定義與其律學(xué)

《說(shuō)文解字》云："聲、從耳".凡是耳朵聽(tīng)見(jiàn)的皆為聲.現(xiàn)代人已知道,人耳的聽(tīng)覺(jué)閾值在16～20000赫茲之間,低于16赫茲的稱(chēng)為次聲,高于20000赫茲的稱(chēng)為超聲；次聲與超聲是人耳所聽(tīng)不見(jiàn)的.繁體"響"從音,意思是有聲音就有響,古代人稱(chēng)為"響之應(yīng)聲".如不涉與人耳聽(tīng)覺(jué),僅從物理效果看,這一觀點(diǎn)是正確的.對(duì)于噪聲,古代人也有定義.宋代《重修玉篇》中曰："噪,群呼煩擾也".可見(jiàn),古人對(duì)噪聲的定義是極為準(zhǔn)確的；那種亂喊亂叫、刺耳聲、令人心煩的聲音,就是噪聲.

古人除了對(duì)噪聲進(jìn)行定義外,還對(duì)樂(lè)音進(jìn)行了定義,漢代鄭玄對(duì)聲與音從音樂(lè)角度作了簡(jiǎn)捷的定義.他說(shuō)："宮、商、角、徵、羽,雜比曰音,單出曰聲."南北朝皇侃〔488～545〕補(bǔ)充說(shuō)："單聲不足,故雜變五音,使交錯(cuò)成文,乃謂為音也."這是說(shuō),當(dāng)人們僅僅說(shuō)歌曲中的宮、商、角、徵、羽五個(gè)字時(shí),這屬于聲；而將這五個(gè)字反復(fù)變化、交錯(cuò)成文唱出來(lái)時(shí),就成音.宋代陳場(chǎng)在其著《樂(lè)書(shū)》》中對(duì)聲音的定義.他說(shuō)："凡物動(dòng)而有聲,聲變而有音."在他看來(lái),聲是物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的,而樂(lè)音是聲的清濁與節(jié)奏等變化的結(jié)果.這個(gè)定義富有了清晰的物理概念.

綜上可見(jiàn),古人已把"聲"與"音"的概念明確地區(qū)分開(kāi)來(lái)了.由于物體的運(yùn)動(dòng)、或者人們?yōu)榱吮磉_(dá)某種情感、思想而發(fā)出的都是聲；在這些聲中,凡舒疾快慢、高低變化、強(qiáng)度大小有一定規(guī)律和節(jié)奏,彼此有一定數(shù)理關(guān)系的,才是音.

中國(guó)古代的律學(xué),就是從數(shù)學(xué)上確定樂(lè)音的音高、音程關(guān)系和音階結(jié)構(gòu)."律"字有多種含義.一、表示音樂(lè)中的音.典籍中常稱(chēng)"高一律"或"低一律",在十二等程

圖1-13為古代竹制的十二音律管

律中就是高半音或低半音.二、表示音高標(biāo)準(zhǔn)器,尤指律管.三、表示與尺度相關(guān)的音高標(biāo)準(zhǔn).四、產(chǎn)生樂(lè)音的有關(guān)法則或規(guī)律,有生律法或律制之意.不同生律法產(chǎn)生不同的律制.五、狹義的律,即律呂中的"六律"；"律呂"是十二律的別稱(chēng).

十二律意指有12個(gè)樂(lè)音,它是律學(xué)研究的核心,其名稱(chēng)按音高順序排列可寫(xiě)作：黃鐘,大呂,太＃＃簇,夾鐘,姑洗,仲呂,蕤賓,林鐘,夷則,南呂,無(wú)射,應(yīng)鐘.與今天的音名比較,它們相當(dāng)于C,C,D,＃＃＃D,E,F,F,G,G,A,A,B.在中國(guó)歷史上沒(méi)有"音階"一詞,但有明確的音階概念.五聲音階和七聲音階分別稱(chēng)為"五聲"、"七聲".五聲的名稱(chēng)是宮,商,角,徵,羽；七聲的名稱(chēng)是再加兩個(gè)變聲："變徵"和"變宮"."五聲"、"七聲"與十二律之間存在著某種對(duì)應(yīng)關(guān)系.同時(shí),音階中的各音也可以輪流為主音,從而構(gòu)成各種調(diào)式,以宮音為主稱(chēng)為宮調(diào)式,以微音為主稱(chēng)為微調(diào)式,等等.這樣,十二律與五聲或七聲就可以組成六十調(diào)或八十四調(diào)〔如圖7-1-1〕.現(xiàn)在的"樂(lè)律學(xué)"內(nèi)容,在古代往往分別稱(chēng)為"律學(xué)"和"樂(lè)學(xué)".前者是從發(fā)聲體振動(dòng)規(guī)律出發(fā),研究樂(lè)音的數(shù)理關(guān)系,甚而包括與歷法和度量衡的關(guān)系；后者是從音樂(lè)實(shí)踐出發(fā),探討樂(lè)音與其音感的關(guān)系,包括宮調(diào)、記譜、讀譜與配器法等內(nèi)容.明代朱載清又將樂(lè)律分為"樂(lè)"與"律"兩種,他分別撰寫(xiě)了《樂(lè)學(xué)新說(shuō)》1 / 5 和《律學(xué)新說(shuō)》,而將他的著作統(tǒng)稱(chēng)為《樂(lè)律全書(shū)》.

二、聲音的特性和傳播

早在西周時(shí)期人們已開(kāi)始產(chǎn)生了將聲音分類(lèi)的思想,按照發(fā)聲物質(zhì)的材料,將樂(lè)器分為八類(lèi),稱(chēng)為"八音".《周禮·春官》中寫(xiě)道："播之以八音：金、石、土、革、絲、木、匏、竹."由于各種物質(zhì)材料都獨(dú)具音色特點(diǎn),從音色的角度看,這種分類(lèi)有其合理性.另一種分類(lèi)是與聲音的產(chǎn)生方式相提并論的,這種分類(lèi)方法是頗具物理意義；宋代張載對(duì)此作了較系統(tǒng)的敘述.他說(shuō)："聲音,形氣相軋而成.兩氣者,谷響、雷聲之類(lèi)；兩形者,桴鼓叩擊之類(lèi)；形軋氣,羽扇、敲矢之類(lèi)；氣軋形,人聲、笠簧之類(lèi).是皆物感之良能,人皆習(xí)之而不察爾."從這里可以看出,古代人對(duì)物體振動(dòng)產(chǎn)生聲音和氣流沖擊物體而產(chǎn)生聲音都有深刻的認(rèn)識(shí).

宋應(yīng)星在《論氣·氣聲》中將物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生聲音分為五類(lèi)："與夫沖之有聲焉,飛矢是也；界之有聲焉,躍鞭是也；振之有聲焉,彈弦是也；辟之有聲焉,裂繒是也；合之有聲焉,鼓掌是也.""沖"、"界"、"振"、"辟"、"合"五類(lèi)產(chǎn)生聲音的運(yùn)動(dòng)方式,與現(xiàn)代聲學(xué)教科書(shū)的某些說(shuō)法基本相同.直到近代,更為科學(xué)的五種分類(lèi)法是打擊樂(lè)器、膜鳴器、弦鳴器、氣鳴器和電聲器.它們雖然取代了古代的分類(lèi)法,但相比之下,宋應(yīng)星的分類(lèi)仍有其合理的因素.

聲音有三要素：音調(diào)、音品和響度.音調(diào)是由聲音的頻率決定的；響度是指聲音的強(qiáng)弱.音品,也稱(chēng)音色,是用以區(qū)別具有同樣響度和音調(diào)的兩個(gè)聲音所以不同的特性.人們可以根據(jù)音品辨別不同的音和不同發(fā)聲物質(zhì).戰(zhàn)國(guó)時(shí)期思想家莊子〔約前369～前286〕在《莊子·內(nèi)篇》中提出了風(fēng)速與音調(diào)有關(guān),并得到"小風(fēng)則相和的聲音小,大風(fēng)則相和的聲音大"的結(jié)論.古人已知道不同風(fēng)速會(huì)產(chǎn)生不同聲調(diào)的聲音.戰(zhàn)國(guó)時(shí)期荀況在《荀子·勸學(xué)》中寫(xiě)道："順風(fēng)而呼,聲非加疾也,而聞?wù)哒?"順風(fēng)方向傳播的聲音借風(fēng)速而使聲壓加大,聽(tīng)者耳膜的刺激量增大,于是聲音變得更加明亮有力.這也是一個(gè)富有物理意義的觀測(cè)記錄.戰(zhàn)國(guó)末,秦相呂不韋集合門(mén)客共同編寫(xiě)的《呂氏春秋》中也記述了有關(guān)音品的知識(shí).該書(shū)寫(xiě)道："為木革之聲則若雷,為金石之聲則若霆,為絲竹歌舞之聲則若噪.""木革之聲"若"雷",當(dāng)指普通的雷聲或緩緩的雷聲."金石之聲"若"霆",當(dāng)指疾雷、迅雷之聲.雷與霆二者在程度上稍有區(qū)別."噪",此處應(yīng)指鳥(niǎo)叫,也為婉轉(zhuǎn)動(dòng)聽(tīng)之聲,以此形容弦樂(lè)器與管樂(lè)器的音品.響度,原指聽(tīng)覺(jué)判斷聲音強(qiáng)弱的屬性,古代人常以聲音傳播的遠(yuǎn)近來(lái)衡量它.《淮南子·說(shuō)山訓(xùn)》中記述道："鐘之與磬也,近之則鐘音充,遠(yuǎn)之則磬音章.物固有近不若遠(yuǎn),遠(yuǎn)不若近者."這段文字表明,在同時(shí)敲擊不同材料和形制的樂(lè)器時(shí),在不同的距離內(nèi)聽(tīng)覺(jué)有不同的感受.鐘與磬同擊,鐘聲低沉洪大,磬聲清遠(yuǎn)味亮；近聽(tīng)則聞鐘聲,遠(yuǎn)聽(tīng)則聞磬聲.

公元前2世紀(jì)以董仲舒〔前180～前115〕為代表的災(zāi)變家們已對(duì)水波和聲波有所認(rèn)識(shí),他們說(shuō)道："人在天地之間,猶魚(yú)在水中矣.其能以行動(dòng)天地,猶魚(yú)鼓而振水也,魚(yú)動(dòng)而水蕩氣變."魚(yú)動(dòng)于水中,水波蕩漾而開(kāi)；由人聲引起的空氣波的傳播也發(fā)生類(lèi)似變化,所以人的言行感動(dòng)天地,如魚(yú)之振水.明末宋應(yīng)星也提出了聲波與水波的相似性.宋應(yīng)星在《論氣·氣聲》中寫(xiě)道："物之沖氣也,如其激水然.氣與水,同一易動(dòng)之物.以石投水,水面迎石之位,一拳而止,而其文浪以次展開(kāi),至縱橫尋丈而猶未歇.其蕩氣也亦猶是焉,特微渺而不得聞耳." 這里除了以水波比喻聲波外,同時(shí)還對(duì)聲強(qiáng)和傳播距離的關(guān)系有較深入的認(rèn)識(shí).

對(duì)聲音的反射、折射和衍射現(xiàn)象,古人也有眾多記載,清代鄭光祖在其著《一斑錄》中寫(xiě)道："氣有所震而成聲.前有墻一曲,聲為勒轉(zhuǎn)必相應(yīng).若墻外有圈洞,則愈甚.故山多之處,應(yīng)聲百出其變也.""空曠之地,壁立數(shù)尋巨石.人貼石而立,則隔石發(fā)火槍而不聞,聲不到也.不知者謂為聾石,愚矣.然此須一無(wú)遮礙.若巨石外另有屋宇、樹(shù)林、或遠(yuǎn)近山阜,將聲抑迫,即不能竟不聞也."鄭光祖所述的第一例中解釋了墻壁所產(chǎn)生的多次反射現(xiàn)象；第二例中,鄭光祖解釋了所謂"聾石",他不僅清楚地記述了這一聲音現(xiàn)象,而且他還具體地指出了發(fā)生這種現(xiàn)象所需的環(huán)境條件,即"須一無(wú)遮礙"的空曠之地.否則,聲波被周?chē)鷺?shù)林、屋宇等物反射回來(lái),巨石下的人就不2 / 5 能不聽(tīng)到聲響.這表明鄭光祖已具有較深刻的聲學(xué)知識(shí).

方以智在《物理小識(shí)》中寫(xiě)道："若高山日暮,聞城市之喧聲,以日氣斂而人靜聽(tīng)也.""愚嘗江上晡出三山峽,即聞魯港、鳩茲之人聲.""風(fēng)順夜靜,則山頭聞百里,不為奇矣."其一例子的環(huán)境是傍晚,夕陽(yáng)西照,地面附近溫度高,上空溫度低.氣溫隨高度增加而降低,因而聲波的波陣面法線偏折向上.加之環(huán)境安靜,因而在高山上聽(tīng)見(jiàn)山下城市之喧鬧聲.其二例子的環(huán)境是夏天,長(zhǎng)江江面,約下午3～5時(shí)〔"哺"即申時(shí),太陽(yáng)落山前一個(gè)時(shí)辰〕.三山峽〔今##繁昌縣境內(nèi)〕與魯港〔蕪湖市郊一集鎮(zhèn)〕同在長(zhǎng)江一側(cè),相距不超過(guò)3000米的寬闊水面,魯港與鳩茲〔今蕪湖市〕也在5000米之內(nèi).方以智在長(zhǎng)江上乘船旅行,日哺時(shí)出三山峽,聽(tīng)到魯港人聲；過(guò)了魯港,又聽(tīng)到鳩茲人聲.由環(huán)境條件可知,大氣溫度隨高度增加而增加,而水面溫度較低,因而聲波波陣面法線偏折向下,甚至很可能在水面與上層熱空氣之間發(fā)生聲波全反射,因而使普通的聲音能傳播到較遠(yuǎn)的距離.其三例子的環(huán)境是"風(fēng)順夜靜",山下與山頂之間有一定的風(fēng)速梯度,風(fēng)速隨高度而增加,加上寂靜的夜晚,因此,山頭上聽(tīng)見(jiàn)較遠(yuǎn)距離的山下村莊里的聲音.宋代曾三異在其著《因話錄》中指出,聲音可以繞過(guò)墻垣.他說(shuō)："聲者氣之精華也.一紙之隔而氣不能達(dá),墻垣之間,聲得可聞.聲之感通者若神."言下之意,墻之所以不能隔斷聲音,正是聲波衍射造成的.但曾三異不明其中道理,他只能以"聲之感通者若神"作為他的解釋,顯得有些莫棱兩可了.

三、舞臺(tái)、建筑與聲學(xué)

大約在南北朝時(shí)期,蕭梁朝周興嗣〔？～521〕在其撰《千字文》中有"空谷傳聲、虛堂習(xí)聽(tīng)"的描述.中國(guó)古代的戲院和舞臺(tái)的建筑有著悠久歷史,宋元時(shí)期的露天舞臺(tái)或戲臺(tái)多為木石結(jié)構(gòu),它除屋頂之外,還具有后墻和兩面?zhèn)葔Γ贿@對(duì)于露天場(chǎng)地的較遠(yuǎn)的聽(tīng)眾無(wú)疑具有較為清晰的聽(tīng)聞情況.增加混響,大概是古人想到的使廳堂或廣場(chǎng)內(nèi)演唱聲傳播得更遠(yuǎn)的方法.宋代趙希鵠〔生活于13世紀(jì)〕寫(xiě)道："蓋彈琴之室,宜實(shí)不宜虛,最宜重樓之下.蓋上有樓板,則聲不散；其下空曠清幽,則聲透徹.若高堂大廈,則聲散；小閣密室,則聲不達(dá)；園囿亭榭,尤非所宜.若幽人逸士,于高林大木或巖洞石室之下,地幽境寂,更有泉石之勝,則琴聲愈清,與廣寒殿何異也." 趙希鵠認(rèn)為,最好的琴室是"重樓之下",即二層小樓下,或取自然景區(qū),如巖洞石室和高林大木之中."重樓"對(duì)聲的反射與其混響,其下又"空曠清幽",這就成了一個(gè)自然的擴(kuò)音喇叭,使琴聲往聽(tīng)眾方向傳播.而巖洞石室和高林大木又都能很好的反射聲音,增加混響,低微的琴聲可以由它們放大.這種琴室的設(shè)計(jì)符合古琴聲微的特點(diǎn).趙希鵲認(rèn)為不良的琴室或彈琴之地,如高堂大廈、園圃亭棚等,都因周?chē)諘?琴聲傳不到反射體就已經(jīng)消失了.

有時(shí)古人還在琴室地下埋甕,以共鳴增加琴聲音響,公元前4～5世紀(jì),墨翟與其弟子在地下挖地道、埋空甕,以監(jiān)聽(tīng)地面聲源的方位.從唐宋起,在舞臺(tái)下埋甕的建筑逐漸增多,后來(lái)竟成為中國(guó)舞臺(tái)傳統(tǒng),一直流傳到最近幾十年間的民間舞臺(tái)建筑中.文震亨〔1585～1645〕寫(xiě)道："古人有以平屋中埋一缸,缸中置銅鐘,以發(fā)琴聲音."

中國(guó)古代人至遲在明代還建造了隔聲建筑.方以智在《物理小識(shí)》中寫(xiě)道："私鑄者匿于湖中,人猶聞其鋸挫之聲,乃以甕為,累而墻之,其口向內(nèi),則外過(guò)者不聞其聲.何也？聲為甕所收也."以甕累墻,使其口朝向室內(nèi),再在各個(gè)甕之間實(shí)以泥土,就筑成了最古老的隔聲墻.這樣建造的隔聲房間極為近似于近代以亥姆霍茨共鳴器建造的隔聲墻或隔聲房間.

的天壇初建于明永樂(lè)十八年〔1420〕.其中,祈年殿、皇穹宇、圜丘三座宏偉建筑座落在南北縱軸線上.皇穹宇和圜丘建于明嘉靖九年〔1530〕.皇穹宇圍以高約6米,半徑約32.5米的圍墻.這個(gè)圍墻,就是聞名的回音壁〔如圖7-3-1〕.回音壁的圍墻以磚石砌成,墻壁面整齊、光滑,是一個(gè)優(yōu)良的聲音反射體.圍墻內(nèi)3 / 5

圖1-14為天壇皇穹宇回音壁 三座建筑,座落北面最大的圓形建筑就是皇穹宇.東西兩邊對(duì)稱(chēng)地各有一個(gè)長(zhǎng)方形配殿.圓形圍墻與聲音在凹面的反射密切相關(guān),當(dāng)人對(duì)著凹?jí)γ娴驼Z(yǔ),聲波沿著凹?jí)γ娼?jīng)多次反射傳播到對(duì)面很遠(yuǎn)的地方去.從皇穹宇到回音壁的大門(mén)有一白石路,從皇穹宇往南數(shù)第一、二石處拍掌可以分別聽(tīng)到一次和二次回聲；在第三石處拍掌可以聽(tīng)到三次回聲,人稱(chēng)此石為"三音石".三音石的第一次回聲是由東西兩個(gè)配殿的墻基和墻面反射的,第二、三次回聲是由回音壁反射而成的.

##永濟(jì)縣普救寺內(nèi)的鶯鶯塔,是由《西廂記》主人公張生與崔鶯鶯沖破封建禮教的愛(ài)情故事發(fā)生在普救寺內(nèi)而得名.今存鶯鶯塔重建于嘉靖四十三年〔1564〕,共13層36.76米高.鶯鶯塔是四方形磚塔,塔內(nèi)為方形空筒狀.全塔與塔檐都由磚石砌成.各層塔檐成半穹窿形.該塔最為明顯的聲學(xué)效果是：在塔外的一定距離內(nèi)擊石、拍掌,可以聽(tīng)到蛙鳴聲；距塔2．5千米村莊的鑼鼓聲、歌聲,在塔下卻能聽(tīng)見(jiàn),且似乎來(lái)自塔內(nèi)；遠(yuǎn)處村民的說(shuō)話聲也會(huì)被塔聚焦放大.諸如此類(lèi)奇特的聲學(xué)效應(yīng),皆出于塔本身的結(jié)構(gòu)與形狀.中空的塔內(nèi)腔起了諧振腔作用,可以將外來(lái)聲音放大；半穹窿狀塔檐不僅可以將聲波反射回地面,而且還有會(huì)聚聲波的作用.不同高度的13層塔檐的聲反射脈沖會(huì)聚于人耳,相鄰兩層塔檐的反射聲時(shí)間間隔合適,約10毫秒,因此形成蛙鳴之感.

四、共振

中國(guó)古人往往將共振現(xiàn)象描寫(xiě)為"聲比則應(yīng)","同聲相應(yīng)".此處"同"多指固有頻率相等的兩個(gè)物體的共振；"比"多指固有頻率成整數(shù)比或簡(jiǎn)單分?jǐn)?shù)比的兩個(gè)物體的共振.公元前2世紀(jì),呂不韋在其組織編纂的《呂氏春秋》中記述了共振現(xiàn)象："類(lèi)同相召,氣同則合,聲比則應(yīng).鼓宮而宮動(dòng),鼓角而角動(dòng)."漢代高誘〔生卒年不詳〕在《呂氏春秋》注中說(shuō)："鼓,擊也.擊大宮而小官應(yīng),擊大角而小角和,言類(lèi)相感也."漢代經(jīng)學(xué)家鄭玄在集解《史記》中說(shuō)："樂(lè)之器,彈其宮則眾宮應(yīng)."意思是,與宮音同高或高一個(gè)、二個(gè),乃至幾個(gè)八度的宮音的弦線都可以和宮音弦共振.即固有頻率成任意整數(shù)比的二弦都可以產(chǎn)生共振.

公元11世紀(jì),沈括完成了世界上第一個(gè)弦線共振的演示實(shí)驗(yàn).他寫(xiě)道："琴瑟弦皆有應(yīng)聲：宮弦則應(yīng)少宮,商弦則應(yīng)少商,其余皆隔四相應(yīng).今曲中有〔應(yīng)〕聲者,須依此用之.欲知其應(yīng)者,先調(diào)諸弦令聲和,乃剪紙人加弦上,鼓其應(yīng)弦,則紙人躍,他弦即不動(dòng).聲律高下茍同,雖在他琴鼓之,應(yīng)弦亦震,此之謂正聲."由于調(diào)性和曲調(diào)的不同,琴與瑟的定弦都有多種.最常見(jiàn)的一種是從外側(cè)的一弦起至內(nèi)側(cè)的某弦止,依次定為宮、商、角、徽、羽.沈括所謂宮與少宮、商與少商的共振,實(shí)質(zhì)上就是頻率比為1∶2的共振.沈括將紙人夾于共振弦線上,彈其應(yīng)弦,則紙人跳躍,而在其他弦線上夾的紙人并不跳躍,這樣,就極為容易讓人識(shí)別發(fā)生共振的那些弦線.沈括還告訴人們,共振是一種自然規(guī)律、是不值得驚異的事.沈括以紙人演示共振的方法對(duì)后代有深遠(yuǎn)的影響.

中國(guó)人早在3世紀(jì)就掌握了消除共振的方法；據(jù)劉宋時(shí)期劉敬叔〔390～470〕所著《異苑》寫(xiě)道："晉中朝有人蓄銅澡盤(pán),晨夕恒鳴如人扣,乃問(wèn)張華.華曰：‘此盤(pán)與洛陽(yáng)鐘宮商相應(yīng),宮中朝暮撞鐘,故聲相應(yīng)耳.可錯(cuò)令輕,則韻乖,鳴自止也.’如其言,后不復(fù)鳴."意思是洛陽(yáng)皇家宮殿內(nèi)朝暮撞鐘,某人家中懸掛的樂(lè)器"銅澡盤(pán)"就相應(yīng)地產(chǎn)生共鳴.晉博物學(xué)家張華不僅知道共振的原因,而且還知道消除共振的方法：將銅盤(pán)稍微挫〔古文"錯(cuò)"與挫通用〕去一點(diǎn)點(diǎn),它就不再和宮內(nèi)鐘聲共鳴了.其實(shí),稍微挫去一點(diǎn)銅盤(pán)物質(zhì),就改變了它的固有振動(dòng)頻率.該頻率一變,它就不再與鐘聲共鳴了.

共鳴器是可以和外界聲源發(fā)生共振的中空器物,人們常利用它進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量.中國(guó)古代由陶壇或瓦甕等陶器組成的地聽(tīng)器,就是將它埋于地下可以監(jiān)聽(tīng)并識(shí)別地面聲源的方位.古代人稱(chēng)它為地聽(tīng)或甕聽(tīng).另外與地聽(tīng)器類(lèi)似的,如空心枕、牛皮箭套、竹筒等.地聽(tīng)器能夠?qū)⒐腆w物質(zhì)中傳播的聲音放大,使原來(lái)聽(tīng)不見(jiàn)的聲音變得可以聽(tīng)見(jiàn),因此有人稱(chēng)它為聲音放大器；又因4 / 5 為它能夠發(fā)現(xiàn)聲源的方位,又被人稱(chēng)為振動(dòng)檢測(cè)器.春秋戰(zhàn)國(guó)之際的思想家、政治家墨子與其弟子們最早將地聽(tīng)器用于戰(zhàn)爭(zhēng)中監(jiān)聽(tīng)敵情,并且設(shè)計(jì)了多種識(shí)別聲源方位的方法.《墨子·備穴》寫(xiě)道："穿井城內(nèi),五步一井,傅城足.高地,丈五尺；下地,得泉三尺而止.今陶者為罌,容四十斗以上……,使聰耳者伏罌而聽(tīng)之,審之穴之所在.鑿穴迎之."意思是在地勢(shì)低洼處挖地洞,要挖到地下水位之下"三尺"為止,挖地洞是為了在其內(nèi)安置陶罌〔罌,是腹大口小的壇或甕〕.埋于地面的陶罌在受聲波作用時(shí),小口短頸內(nèi)空氣振動(dòng),聰耳者諦聽(tīng)之聲,然后,根據(jù)最近的方位,在城內(nèi)往外挖地道,以便在地道內(nèi)迎擊敵人.中國(guó)古代人不僅利用去節(jié)的竹筒作為地聽(tīng)器,監(jiān)聽(tīng)地面?zhèn)鞑サ穆曇?而且還在湖泊海洋中用它探聽(tīng)魚(yú)群的方位,使它成為現(xiàn)代聲納的始祖.同時(shí)利用日常生活用具如陶甕、竹筒、胡鹿枕、空瓦枕、牛皮箭套等,當(dāng)作地面?zhèn)髀暤牡芈?tīng)器,這是世界聲學(xué)史上的偉大創(chuàng)舉.

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