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        共振現象【點擊數:


        當一個物體發聲振動時另一個物體也隨之振動,這種現象稱為共振。凡是共振的兩個物體,它們的固有頻率或者相同,或者成簡單的整數比,如1/1,1/2,2/3。在古代典籍中有大量的關于共振現象的記述,并把這種現象解釋為“同聲相應”(《易·乾》)或“聲比則應”(《呂氏春秋·恃君覽·召類》)。這個解釋與現代的科學定義幾乎完全相同。

        公元前4到3世紀,《莊子》一書最早記下了瑟的各弦間發生的共振現象:

        為之調瑟,廢(放置之意)于一堂,廢于一室。鼓宮宮動,鼓角角動。音律同矣。夫改調一弦,于五音無當也,鼓之,二十五弦皆動。(《莊子·雜篇·徐無鬼》)

        這里描述的瑟有25根弦。宮、商、角、徵〔古音zhi止〕,羽是古代人使用的音階階名,相當于現在的do、re、mi、sol、la。當在高堂明室中放上一具瑟,進行調音時,人們發現,彈動某一弦的宮音,別的宮音弦也動;彈動某一弦的角音,別的角音弦也動。這是因為它們的音相同的緣故。如果改調一弦,使它發出的音和五音中的任何一聲都不相當;再彈這根弦時,瑟上二十五弦都會動。我們知道,這條弦雖然彈不出一個準確的樂音,但它的許許多多的泛音中總有那么幾個音和瑟的二十五弦的音相當或成簡單比例。這就是它會與瑟的二十五弦都共振的道理。

        《莊子》的這段文字肯定是調瑟實驗的忠實記錄。它不僅指出基音的共振現象,而且發現了基音和泛音的共振現象。這后一個發現在聲學史上是了不起的成就。

        宋代的沈括曾作演示共振的實驗:先將琴或瑟的各弦按平常演奏需要調好,然后剪一些小小的紙人夾在各弦上。當你彈動不夾紙人的某一弦線時,凡是與它共振的弦線,其紙人就發生跳躍顫動(《夢溪筆談·補筆談·樂律》)。這個實驗比西方同類實驗要早幾個世紀。

        如果說發現共振現象只是觀察認真的證明,那么,發現消除共振的方法無疑是科學才智的偉大體現。據史籍記載,晉代張華(公元232—300年)對共振現象作出了正確的解釋,并提出了消除共振的方法:

        晉中朝有人蓄銅澡盤,晨夕恒鳴如人叩。乃問張華,華曰:“此盤與洛陽鐘宮商相諧,宮中朝暮撞鐘,故聲相應。可錯令輕,則韻乖,鳴自止也。”如其言,后不復鳴。(《異苑》卷2)

        銅澡盤,即銅盤,類似古代敲擊樂器方響。西晉國都在洛陽。原來,朝廷內的鐘聲與這個銅盤的音高一致。因此,每夕敲鐘,銅盤即共振發響。張華提出,用銼刀在銅盤周圍稍微銼一點,就不會發生共振了。銅盤的主人照此去做,果然銅盤不再鳴響。

        還有一個有趣的故事:唐朝時期,洛陽某寺內一僧人房中掛著一種樂器——磬,它經常自鳴作響。該僧人因此驚恐成疾,求醫無治。他有一個朋友叫曹紹夔〔kui葵〕,是朝中管音樂的官員,聞訊此事,特去看望僧人。這時正好聽見寺內敲鐘聲,磬也作響。于是曹紹夔說:你明天設盛宴招待,我將為你除去心疾。第二天酒足飯飽之后,只見曹紹夔掏出懷中鐵銼,在磬上銼磨數處,磬再也不作響了。僧人甚覺奇怪,問他所以然。曹說:“此磬與鐘律合,故擊彼應此。”僧大喜,其病也隨之痊愈。(《劉賓客嘉話錄》)

        無論是銅盤還是石質的磬,只要稍稍銼去一點點,就改變了它們的固有頻率。因此,它們就不再和鐘聲共振鳴響。這些故事,表明古代中國人具有豐富的聲學知識。


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