第6章 声学天空(2)
一个凹面镜可以把阳光会聚到一个点上，声音也可以用一个类似凹面镜的东西会聚在一起。在科技馆里，有相距十几米远彼此相对的大凹面镜，在一个镜子的前面小声说话，站在另一面镜子面前的人就可以清楚地听到说话的声音。这就是声音的镜子。
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天坛的声学奇迹是我国古代建筑匠师的卓越创造。这里只说说天坛圜丘。圜丘是三层的石台，每层都有台阶可以拾级而上，每层台子的周围都安着栏杆。最高层离地5米多，半径15米。
人们登上台顶，站在圜丘的圆心石上喊话，这时听到的声音特别洪亮，秘密在哪里呢？原来台顶不是真正水平的，而是从中央往四周坡下去。人们站在台中央喊话，声波从栏杆上反射到台面，再从台面反射回耳边来；或者反过来，声波从台面反射到栏杆上，再从栏杆反射回耳边来。又因为圜丘的半径较短，所以回声比原来的声音延迟时间更短，以致相混。据测验，从发音到声波再回到圆心的时间，只有0.07秒。说话者无法分辨它的原音与回音，所以站在圆心石上听起来，声音格外响亮，但是站在圆心以外说话，或者站在圆心以外听起来，就没有这种感觉了。
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北京天坛的回音壁是中国迄今保存较完好的具有回音效果的古代建筑，回音其实是声音反射作用的结果。中国各地某些半圆形拱门、拱桥、英国伦敦圣保罗教堂等都是声学与建筑学结合的产物。
回音壁有回音效果的原因是皇穹宇围墙的建造暗合了声学的传音原理。围墙由磨砖对缝砌成，光滑平整，弧度柔和，有利于声波的规则反射。加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不至于散漫地消失，更造成了回音壁的回音效果。
5.声音杀手
在20世纪50年代，曾在马来半岛的马六甲海峡上发生了一件令世人大哗的奇案，一艘名叫“乌兰·米达”号的荷兰货船在经过马六甲海峡时，船上的全体船员以及携带的一条狗全部死亡。经调查发现，他们没有外伤，也没中毒的现象，倒像是心脏病突然发作而死亡的。几十年都过去了，侦破工作仍然没有丝毫的进展，直到最近，案件才侦破，你们知道这个杀手是谁吗？那就是看不见、听不着的“次声波”。
次声波是一种声波，它比普通的声音振动得慢一些，每秒钟振动不到20次。因为它振动得太慢，人的耳朵就听不到它了。虽然用耳朵听不到，它对人体的危害却非常大。专门提供的实验告诉人们，用强力次声波照射人体可能引起感觉失常，人会感到步履维艰，似乎有个力在强迫其旋转，这时眼球也不由自主地转动。在次声波强度很高时——超过100分贝的“响度”——所有这些现象都被观察到了。
当“乌兰·米达”号驶过马六甲海峡时，海面发生了强大的风暴，产生了这一事件的杀手次声波。在外界次声波的不断激励之下，心脏吸收了次声波的能量而强烈地颤动起来，由此导致心脏狂跳、血管破裂，最后心脏停搏、血液停止流动而导致死亡。
次声源基本上是天然产生的，也许你们还一直不十分了解它。最近几十年来地球物理学的发展加速了科学家对次声的研究。
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次声波会产生危害，但是也可以被我们利用。由于次声波波长大，容易绕过障碍物而继续传播，因此它能传播得很远，即使“旅行”千里，它的强度减弱也很少。人们可以利用这一特点。以台风为例，台风中心的巨大海浪可以产生8Hz～13Hz的次声波。它以比台风快得多的速度向海岸传来，这样接收次声的仪器可以指出台风的袭击方向和强度，使人们早有准备。
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人类周围的次声波：①自然次声。如狂风暴雨、闪电雷鸣、极光放电、流星爆炸、火山爆发以及地震、海啸、台风等都可以发出频率在0.01Hz～10Hz的次声波。②人体次声。人体本身也是次声源，如心脏跳动可发出5Hz～20Hz的次声波。我们称之为人体次声。
6.大摆钟告密
贝多芬的耳朵变聋之后，他在暑假时一般都去维也纳附近的乡村避暑。在这里，有贝多芬的好友哈莱曼，他双目失明，也是孤身一人，所以他们经常在一起弹钢琴。
一天晚上，贝多芬正弹着钢琴，坐在一旁倾听的哈莱曼忽然听到二楼上有不正常的声音。他对贝多芬说：“楼上有贼！”便拿出防身的手枪要上楼。贝多芬拉住他说：“你去太危险，还是我去吧！”
“不。你看看二楼有灯光没有？”
贝多芬回答：“一片漆黑。”
“太好了。”哈莱曼说着就上楼去，贝多芬跟在后面。打开二楼的门，一点声音都没有，除了一座大钟的滴答声。贝多芬心想，窃贼在哪里呢？他还正在紧张地在黑暗中搜索目标，突然哈莱曼悄悄地走过来，向贝多芬比划了位置，随着枪声响了，接着是一声惨叫，有人扑通倒地。贝多芬急忙打开灯，看到窃贼躺在大座钟的前面，屋里的橱子、箱子已被撬开，东西散落一地。他们立即向警察报警。
窃贼一枪命中，贝多芬对哈莱曼非常佩服。他问：“你是怎样知道窃贼的位置的呢？难道你听到他心脏跳动的声音了？”
“不，朋友。虽说盲人的听觉敏锐，可还听不到这么远的心跳声。应该说，正是因为听不到声音才使我知道他在哪里的。”
聪明的贝多芬环顾了四周，又看了看大座钟，恍然大悟：“噢！我明白了……”
哈莱曼为什么能发现窃贼的位置呢？因为声音在空气里是从声源向四面八方沿直线传播的，当时，窃贼恰好站在大座钟的前面，挡住了滴答作响的钟摆声，使哈莱曼注意到这时声音不如平常那么清晰了，他以敏锐的听觉，准确地判断了窃贼在钟前的位置。
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声音是由振动产生的。当你说话时，就引起空气振动，振动传播出去，只要某人的耳朵接收到了这种振动，他就会听到你的声音。声音能够在固体、液体中传播，也可以通过空气或其他气体传播。随着声音的传播，空气中的分子被挤压在一起，接着被分开，然后又被挤压，再被分开，如此反复，就产生了声波。
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贝多芬，1770年12月16日出生于莱茵河畔离法国国境不远的小城市波恩，他早期（1792—1802）的创作，比较著名的有《悲怆》《月光》和《克罗采奏鸣曲》及《第三钢琴协奏曲》等。在这期间，他对社会与政治诸问题又有进一步的理解，已能意识到他努力探寻的目标，从此他的创作进入了成熟时期。中期（1803—1817）创作出大量优秀的作品——第三至第八交响曲、第四第五钢琴协奏曲等等。从1818年起，在贝多芬一生的最后10年当中，他又创作了一些很有独创性的作品，包括一些钢琴奏鸣曲和弦乐四重奏、《庄严弥撒曲》，还有一部总结了他一生的创作活动的《第九交响曲》。
7.土著人的哨声
有两个英国人随殖民军来到非洲掠夺金刚石矿，不巧的是，刚进来就被当地的土著人包围了，被逮到了一间黑屋子里。
“我也想不通，他们是怎样发现我们的呢？为什么一下子过来这么多人包围我们？”矮个子说。
“我们太大意了吗？没有啊，我们一直高度警惕啊！”高个子自问自答，“上一次，我们得手了，只要听到土著人吹哨的声音，就知道他们发现了我们，并且召集他们的人来包围我们。可我们及时撤退了。”
“是啊，他们是用哨音来传信的。”
“经我观察，他们见到外人时，就吹一声长长的哨音告诉其他的土人；见我们走了，他们就吹两短声，其实他们还挺聪明的。”他们虽然被抓了，但还是看不起土著人。
“这次……看来这个部落的土人比那个部落更聪明。”
“他们到底是怎样传信的呢？”
“我看见他们在吹放在嘴里的一个东西。”
“是什么东西？”
“看不清。那东西很小，吹的时候好像十分费力，但是听不到声音。吹哨的人还带着一条大黄狗，这狗很听主人的话，跟在后面一声不吭，只是偶尔抬头看看主人。”
“奇怪，人不喊，狗不叫，那么远处的人怎么知道我们来了呢？”
“唉，落得这个下场，也是罪有应得！”
“人家的金刚石，当然不愿意被别人抢走！”
土人传消息之谜，他俩始终也没弄明白。
其实，当地土人也是靠哨音传给远方同伴的，不过，他们用的哨子很小，发出的不是普通的声音，而是每秒钟振动几万次的超声波。
人耳听到的声音，最低是每秒钟振动16次的声音，最高是每秒钟振动2万次的声音，再低再高就都听不见了，但狗能听见超声波，土人训练狗，使它一听到超声波就抬头蹭蹭主人，主人知道情况有变，就吹哨向远方发出超声波，一站接一站，各处的土人很快都知道了，一起赶来包围偷金刚石的殖民者。
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超声波是频率在20KHz以上的声波，它不能引起人的听觉，是一种机械振动在媒质中的传播过程，具有聚束、定向、反射、透射等特性。它在媒质中主要产生两种形式的振动即横波和纵波，前者只能在固体中产生，而后者可在固、液、气体中产生。
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超声提取方法是应用超声波强化提取植物的有效成分，是一种物理破碎过程。超声波对媒质主要产生独特的机械振动作用和空化作用。当超声波振动时能产生传递强大的能量，引起媒质质点以大的速度和加速度进入振动状态，使媒质结构发生变化，促使有效成分进入溶剂中；同时在液体中还会产生空化作用，即在有相当大的破坏应力的作用下，液体内形成空化泡的现象。