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且听风吟

郭星光 访问量: 【字号:

“夜来风雨声,花落知多少”,孟浩然听到的风是什么声音的呢?空气流动产生了风,而大自然的风本身是没有声音的。嗯?我们不是时常听到窗外“呼呼”亦或是“嗖嗖”的风声吗?所谓的“风声”,是空气绕过例如树枝、电线等物体,在其后方产生了“卡门涡街”,也就是两列交错排列的空气旋涡,而这些涡旋使空气压强发生了变化进而产生了声音。

流动的空气产生声音,不就是吹口哨嘛。先要嘬拢嘴唇形成一些褶皱,接着呼出的气流在褶皱附近产生了含有多种频率分布的空气旋涡,当某一段频率的旋涡所占比例较高时,就可以发出对应的某个音调。我们勤加练习就可以灵活地对旋涡的频率进行控制,从而吹出美妙的旋律。不过如何人工精确地操控这些旋涡,即使是从事流体力学研究的科学家也是力不从心,而我们却甚至连其中的来龙去脉都不了解就学会了,什么?你还不会呢?没关系,小猪佩奇一开始也不会,后来她才找到了窍门,最后一家人整整齐齐地吹着口哨,开心极了!

我们在乘坐飞机时总听到轰隆隆的噪声,尤其是在起飞和降落过程中更为明显,那是因为飞机快速划过静止的空气对其产生了干扰,于是在机翼的尖端集中产生了一个巨大的旋涡,进而发出了震耳欲聋的噪声。当然,这种程度的噪声也还不过是只“小巫”。

我们翻看战斗机的图片,会注意到有些飞机的机身附近有一团白茫茫云雾,它是飞机运动速度超过声速,也就是突破声障时产生的奇妙现象,空气在迎风面压缩形成了高压并聚集了巨大热量,而后面的压强和温度又急剧下降,导致水气瞬间液化成微小的水珠,形成白色云雾。与此同时,压缩的空气会产生“声爆”,发出雷鸣般的巨响。

那我们在地面上可以领略声爆的魅力吗?当然可以喽,我们在广场锻炼身体时,经常会看到有老大爷在角落里挥舞一根大鞭子,即使是相距很远,我们还是能听到短促而又强烈的“啪,啪”的声响。人挥舞鞭子,使其高速摆动,于是在鞭子的末梢会卷曲形成一个小圈,当这个小圈运动的速度超过声速时,空气产生强烈的震荡,发出声响。虽然空气也会绕过鞭子并在其后方产生”卡门涡街”,但这些旋涡的声音只不过是“声爆”的九牛一毛哦。

魔术师表演时会通过打响指来渲染气氛,我们稍加练习也可以掌握,不过响指的声音可不是中指与大拇指的碰撞产生的!打响指时,中指朝大拇指根部击打,此时,中指、无名指、小拇指连同手掌就构成了一个空腔。中指快速压迫空腔,发生了声学上的“空腔谐振”,空气扰动的微小声波在空腔内反复地反射,于是发出了清脆的响声。不相信的话,可以尝试将无名指竖起,打出的声音一定会是又小又闷的。你还可以试试“比心版响指”,听一听它又有什么不一样的吧!

电影里为了表现人物生气愤怒的心情,女性角色往往会扯开嗓子尖叫,之后玻璃纷纷破碎。武侠剧里,也会出现利用声音产生强大破坏力的“狮吼功”等武林绝学。我们的声音蕴含着如此巨大的能量吗?毋庸置疑,能量守恒一定是成立的,在这里用它却并不好解释玻璃破碎的原因,我们引入共振的概念来阐述清楚吧。每一个物体自身都有一个固有频率,当外界振动频率接近或等于这个固有频率时,物体就会产生剧烈振动。普通玻璃的固有频率大约为2000Hz,而人类发出声音的频率一般要比这个值低一些。我们知道女性的声音普遍会比男性的“尖”,所以某些受过训练的高音女歌手,更容易使自己的声音达到2000Hz的高频,实现和玻璃的共振。也就是说,我们不是单纯地依赖大音量声音把玻璃振碎,而是找到了玻璃“致命”的固有频率,玻璃不由自主地跟随着声音“翩翩起舞”,并在声音的诱导下一步步去尝试“大幅度更高难度的动作”,最终超出了它的“表演能力”,于是玻璃“摔倒了”,碎了一地。

俗话说“眼见为实,耳听为虚”,随着对外界事物认知水平的深入,我们也能够意识到,不论是眼睛看到的还是耳朵听到的或许都不一定是真实的,它们的背后往往隐藏着极易被忽略的玄机。

日常生活中,我们无时无刻都会听到的各种声音,甚至包括我们睡觉细小的声音,当然第一次听到声音我们会从自己的认知给予它一个自我感觉看似合理的定义,而随着这样的声音下一次地撞击到我们的耳膜,我们总会又一次地重复上一次的对它的理解。渐渐地随着这样周而复始的刺激,我们不经意地给那些平淡无奇的现象一个自认为“正确”的,“科学”的解释。当然对于特定的某个事物,这条规律也许适用。而科学却是包含了一整个大类客观事物的普适规律,仅仅适用于个别案例的规律并不是科学。因此,我们想要走近科学,就需要我们融入科学,摒弃某些根深蒂固的观念,静静地侧起耳朵,去倾听这个世界最朴素最本真的声音,你会发现科学的音符居然一直都在你的耳边回响。