能發(fā)出水聲的臺階

周金花

2011年，南京地鐵站出現(xiàn)了可彈音樂的“鋼琴樓梯”，黑白分明的琴鍵和悅耳的音樂讓路人驚喜不已，它是現(xiàn)代人工采用紅外線感應(yīng)裝置設(shè)計(jì)而成的。而早在十幾年以前，我國就存在著天然的“水聲臺階”。

在河北省磁縣的南邊，有個“天子?！保菛|魏皇帝元善見的陵墓，旁邊還有一座觀音廟，香客絡(luò)繹不絕。要去觀音廟，就得經(jīng)過一南一北兩條臺階，如果從北邊的臺階拾級而上，就會聽到腳底下“咕咕”的冒水聲；如果拍掌或放鞭炮，水聲也隨之而來，而南邊的臺階卻沒有。附近既沒有泉眼，又沒有溪水，水聲究竟從何而來呢？

這條能發(fā)出水聲的臺階，讓本來就有著特殊背景的千年古墓變得更加神秘，也引來人們五花八門的猜測：有人說是冤魂詛咒，有人說是神仙顯靈，有人說是地理結(jié)構(gòu)造成的，還有人說是當(dāng)?shù)芈糜尾块T為了招攬游客特意設(shè)計(jì)出來的……

據(jù)當(dāng)?shù)匚奈锉Ｗo(hù)部門介紹，為了便于香客進(jìn)廟朝拜。1994年，當(dāng)?shù)厝罕娂Y將北側(cè)的土路修筑成為一條高30多米，寬5米的登山路，共有109個臺階。當(dāng)?shù)厝烁緵]想到臺階會發(fā)出水聲，這完全是意料之外的事。至于鬼神之說，更是無稽之談。

村中有位物理老師來到“天子冢”的北面臺階，查看了地況后大膽猜測：墓底下可能是空的，人在上面行走，底下空洞聲音便反饋上來。為了證實(shí)老師的猜測，文物保護(hù)部門的有關(guān)負(fù)責(zé)人決定對“天子?！钡臉?gòu)造進(jìn)行探查。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“天子冢”里的墓室高度約12米，墓室外面就是封土，從臺階到中空的墓室之間，土層最厚的地方有30米。按照聲學(xué)原理，隔著如此壘實(shí)的土層，人的腳步聲不可能傳到中空的墓室，更不可能產(chǎn)生回聲。

能發(fā)出水聲的臺階引起了物理學(xué)專家的注意。經(jīng)過幾次現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，專家發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，如果拍手的位置高出臺階兩側(cè)的扶墻，就沒有水聲了；在扶墻上面拍，也沒有水聲。于是專家初步判斷，水聲的產(chǎn)生是走路和拍手的聲音經(jīng)過臺階和兩側(cè)扶墻的反射形成的，也就是回聲。

眾所周知，聲波遇到障礙物的時候，就會反彈一部分回來，形成常見的回聲，北京天壇的回音壁就是最好的證明。可是，回聲也只是對原聲的反彈，它無法改變原聲的。這條臺階卻把腳步聲變成了水聲，又是什么原因呢？

專家查閱了多方資料，在山西普救寺里有座鶯鶯塔，人們只要站在塔底下幾個地方鼓掌，就能聽到“呱呱”的青蛙叫。中科院聲學(xué)所的專家經(jīng)過仔細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)鶯鶯塔的塔檐都是用青磚做的，每一層往外延伸的寬度也不一樣，在塔底下鼓掌的聲波通過13層塔檐層層反射。再仔細(xì)研究回聲的波形圖，專家發(fā)現(xiàn)它的形狀與青蛙叫聲的波形圖基本一致，于是才有了蛙叫聲，專家把這種現(xiàn)象叫做“多層匯聚反射”。

那么，“天子?！北泵婺馨l(fā)出水聲的臺階會不會也是這種情況呢？

在聲音探測儀的測量下，專家測定出腳步聲的頻率在240赫茲左右，產(chǎn)生的水聲頻率在370赫茲左右，是一個低頻向高頻轉(zhuǎn)化的過程，到底是什么促成了這種轉(zhuǎn)化？

原來，北邊的臺階是普通青磚鋪墊的毛面，磚與磚之間存在著一些凹槽，從而形成了類似于琴鍵的排列結(jié)構(gòu)，臺階兩邊的扶墻并非平整的墻面，而是布滿了陰線做的雕刻花紋，對聲音的反射產(chǎn)生了綜合作用。不僅如此，拍手、走路都有不同的聲頻信號，在反射的過程中，有一部分聲波被吸收掉了，形成多層匯聚反射，就變成了人們聽到的水聲。

可是，為什么同時修建的南邊臺階沒有這種水聲呢？

據(jù)現(xiàn)場比較，南邊臺階只有1米多寬，扶墻還不到1米；而北面的臺階有5米多寬，扶墻1米多高。環(huán)境的構(gòu)造不同，所以聲波的反射效果也不—樣。

謎團(tuán)終于解開了，所謂的水聲，不過是腳步聲經(jīng)多層匯聚后反射形成的回聲。大自然真是充滿了巧合，這種巧合也給“天子?！边@處充滿歷史滄桑的名勝增添了幾分情趣和神秘。