书城科普读物科技发明解秘(上)
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第66章 共振现象

共振现象是我们经常遇到的一种自然现象,它在日常生活中无处不在。什么叫共振现象呢?共振现象即是当一个物体因发出声音而振动时,另一个物体也随着振动,这种现象就叫共振现象。科学家研究,凡是具有共振现象的两个物体,它们的频率或者相同,或者成简单的整数比,如1比l、1比2、2比3等。

共振这种现象在中国古代就已被人们发现了,中国是世界上最早发现这种现象的国家。中国古代大量的书籍中都对共振现象有所记载。《吕氏春秋·有始览·应同篇》中把共振现象叫做“声比则应”。而古籍《周易·乾》中则把共振现象称“同声相应”。这两个对共振现象的解释与现在的科学定义几乎完全相同。

世界上最早的对共振现象有记载的书,是中国古代公元前3世纪到4世纪之间的《庄子》,书中记载了中国古代的乐器瑟的各弦间发生的共振现象。在这本书的《杂篇·徐无鬼》篇中,有这样的记载:“为之调瑟,废于一堂,废于一室。鼓宫宫动,鼓角角动。音律同矣。夫改调一弦,于五音无当也,鼓之,二十五弦皆动。”这里描述的瑟有25根弦,“宫”、“商”、“角”、“徵”、“羽”是中国古代的人们所使用的音符名称,相当于现在的“哆”、“瑞”、“咪”、“发”、“嗦”。《庄子》的这段文字记录,为以后中国对声学的研究起到了重要的作用。

据古籍《梦溪笔谈·补笔律》记载,中国宋朝时期的著名科学家沈括曾经做过一个演示共振现象的实验。他把琴瑟的各弦按演奏的需要调好,并在一部分弦上夹上了一些纸人,当他弹动一根没有夹纸人的弦时,其他弦上的纸人就会颤动起来,好像跳舞一样。这是一个非常了不起的声学实验,比西方同类的实验要早几百年。

中国古代有一个非常有趣的关于共振现象的故事。据《刘宾客嘉话录》记载,唐朝时候,在洛阳某寺的一僧人屋里,挂有一个乐器——磬。它经常自己不时作响。僧人因此非常惊恐,长久以后就得了病,没有医生能够治疗。一天,他的一个在朝廷中管音乐的朋友听到这个消息,赶来看望。当时寺庙里正在敲钟,僧人的磬也跟着作响。于是朋友说:“你明天设宴招待我,我将为你除去心病。”第二天,两个人酒足饭饱之后,朋友就从怀里拿出一把铁锉,在磬上锉磨了几个地方。从此以后,磬再也不作响了。僧人很奇怪,就问其故。朋友回答到:“此磬与钟律合,故击彼应此。”僧人大喜,疾病也就痊愈了。这个故事是说掌握声音共振道理的人通过把磬锉磨几处,就改变它和钟之间固有的频率,使它和钟不再产生共振现象。

关于共振现象的故事在中国还有许多,都生动地表现了中国劳动人民的聪明智慧,也说明了中国人民对共振现象的研究和声学知识已很精深。