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莺莺塔的科学奥秘

来源:发布者:时间:2019-08-30


山西省永济市普救寺,曾是武则天时期的香火盛地,更因一出《西厢记》家喻户晓。在那里,有一座莺莺塔。有人说站在塔底下,能听见蛤蟆的叫声。其实,不仅仅是蛤蟆叫,还有人听到过很清晰的唱戏声音。这座神秘的古塔为何频频发出怪声?这些怪声之间又有着怎样的联系?这其中究竟有什么奥妙?

怪声一:塔中响起了唱戏声

1986年9月,普救寺的修复工作正在进行。突然,一名工人听见了一阵奇怪的声音。这声音断断续续,从寺内的古塔中传出。

仝毅是原普救寺旅游文物管理所的所长,与普救寺相伴了30多年,一直致力于研?#31185;?#25937;寺的历史和文化。

在与仝毅的交谈中,?#25910;?#21457;现,他对古塔中的哭声不但没有半分惊疑可言,而且不以为然。后来得知,他曾亲历的一幕,远比我们已知的更加扑朔迷离。仝毅说:“1987年,我们在修复的过程中,晚上没事,大家就坐在塔底下聊天,突然听见塔里面怎么唱起戏来了,而且非常清晰,演员的唱腔、道白都很清楚,大家都说很奇怪啊!”

身边的古塔,居然传来阵阵唱戏声。工人们都很纳闷,想?#39029;?#31350;竟是谁在塔里唱戏。可这神秘人却似乎和大家玩起了捉迷藏的游戏。走进塔中,塔中空无一人,走出塔来,唱戏声却又从塔里传了出来。一阵阵的敲锣打鼓声,几乎在寺里每个角落都能听见。可找遍了佛塔的里里外外,始终没有发现任何人。

怪声二:塔中曾经蛙声一片

为了探寻古塔中的这种神秘声音,仝毅查找了关于莺莺塔发声的最早历史记载。终于,在清朝的《蒲州府志》和《永济县志?#20998;校?#20189;毅发现了两段相同的记载:“有声若吠蛤,盖空谷应音类矣。”意?#38469;?#35828;这里的声音就像是金蟾的叫声在山谷之中回荡。传说中,金蟾并不是普通的?#34532;埽?#23427;只有三只脚,能吐钱,被人们当做旺财的瑞兽。但这只是人们美好的期望,并非现实。可是这蛙声又是从哪里来的呢?#31185;?#25937;寺离黄河大?#21152;?000米远,气候湿润,十分适合蛙类的生存,可蛙类只有在?#21512;?#32321;殖的季节才会成群地鸣叫。难道100年前,普救寺里有一只不知疲倦的巨蛙?

专家释疑:

塔下击石声的波形图

与蛙声的波形图基本一致

徐俊华(中国科学院声学研究所研究员):

经过一系列测试后,用仪器绘制出了塔下击石声的时间波形图——击石声在空气中传播时碰到障碍物就会有反射,波形图中共有13个小的回波,整齐有规律,但与建筑物共振引起的波形图并不一样,而应该是由某种物体特有的反射规律造成的。

不过,塔下击石声的时间波形图,与现实生活?#26143;?#34521;叫声的时间波形图基本一致,所以莺莺塔下的拍手、击石声才会被认为是自然界青蛙的叫声。

专家现场调查,发现蛙声是?#27809;?#30707;块的声音形成的,是敲石头的声音通过13层塔檐反射后的结果。莺莺塔本是一座唐代的古塔,但在明朝的时候,由于地震,崩塌了,人们又重新修了一座,并保留了它原本的唐塔风貌,只是由原先的7层加盖到了13层。

经过在莺莺塔周围反复的测量试验,终于,在正对着塔且直线距离20多米的地方,我们听到了清楚的蛙鸣声。一系列精确的考察测量后,专家发现:在10米左右的地方,我们敲石头,听不到蛙声,只听到敲石头的声音或者拍手的声音。而在20米以外的地方,能听到“咯哇咯哇”的声音,这听到的声音,是从塔上空传过去的,地面也能听到,空中也能听到,站在房顶上也能听到。

怪声是不同频率声音反射形成的

古塔是怎样把叩石、击掌的声音变成青蛙叫声的呢?为什么其他的13层塔没有发现同样的现象?因为每一层塔檐?#38469;怯们?#30742;一层一层叠涩出来的,而且每一层往外?#30001;?#23485;度不完全一样。这样的结构正好形成内凹形的曲面。也正是塔檐形成的曲面,使得声音发生了改变。

鸟的叫声也好,我们敲石头、拍手的声音也好,并不是单纯的一个频率,而是分为高频、中频和低频。这3?#21046;?#29575;接触到塔檐,发生不同的反射现象,有的被减弱,有的被增强,传到我们耳朵中就发生了声音的变异。所以我们在塔下听到的是蛙声,与自然界的蛙鸣声很相像。

美妙的声学现象

与特殊的建筑结构有关

因为塔檐的多层汇聚反射,?#20204;没?#30707;头的声音变成了蛤蟆的叫声。可是,那个唱戏的声音,难道也是塔檐汇聚反射之后变出来的吗?

其实声音的反射并不复杂,它就像我们平时看见的水滴,遇到障碍物会向四周溅开。如果障碍物表面相对光滑,水滴会溅得比较远,但如果障碍物表面很粗糙,水滴溅出的?#27573;?#23601;小多了。对于莺莺塔来说,塔身和塔檐全?#38469;怯们?#30742;叠砌而成,青砖本来就是很好的反射体,莺莺塔的青砖更是被黄土高原的风沙长年累月地吹拂,表面格外光滑,就像涂了薄薄的一层釉料,所以几乎所有的声波都被反射到了塔下。

莺莺塔现在之所以能够发出这种声音,跟它独特的建筑结构有着非常大的关系。正是因为这些13层的结构,能够产生这种多层汇聚反射的效果,所以我们才能够欣赏到如此美妙的声学现?#34758;?/p>

(《科技日报》)


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