“看見(jiàn)”聲音

張小開(kāi)

聲音是怎么產(chǎn)生的

聲音其實(shí)是一種振動(dòng)，如果你把手放在正大聲播放音樂(lè)的音箱喇叭上，就會(huì)感覺(jué)到震動(dòng)。人聲也是通過(guò)喉嚨中聲帶的振動(dòng)而產(chǎn)生的。不同振動(dòng)物體有不同的振動(dòng)頻率、振動(dòng)幅度，使世界上的聲音各不相同。但并非振動(dòng)都可以帶來(lái)聲音，在真空中無(wú)法聽(tīng)到聲音，因?yàn)檎婵罩袥](méi)有傳播聲音的介質(zhì);另外，人耳只能聽(tīng)到振動(dòng)頻率在20～20000赫茲之間的聲音，超出這個(gè)范圍的聲音人類都聽(tīng)不到。

聲音的“放大鏡”

如果桌面上有散沙，當(dāng)桌面振動(dòng)時(shí)，散沙會(huì)在一個(gè)桌角聚集，有些又會(huì)在桌子中心聚集。當(dāng)桌面以某一頻率振動(dòng)時(shí)，它的各個(gè)部分會(huì)由于振動(dòng)效果的差異而產(chǎn)生變形，這個(gè)變形可被看作“聲音的形狀”。

研究人員按照這種原理制造了克拉尼板。當(dāng)聲音的振動(dòng)傳送到克拉尼板上時(shí)，你會(huì)看到散放于板上的固體小顆粒自發(fā)地移動(dòng)，形成各種各樣的形狀。

除了固體小顆粒，液體也是很好的聲音“放大鏡”，它們呈現(xiàn)聲音形狀的原理是一樣的，當(dāng)聲音傳到盛有液體的盤(pán)子時(shí)，聲音會(huì)使液體呈現(xiàn)出各種形狀。但液體有一定的抗變形能力，只有將聲音的頻率調(diào)到液體無(wú)法抵抗變形時(shí)，它才會(huì)呈現(xiàn)出變化。

克拉尼板

聲音振動(dòng)下的玉米淀粉水溶液

跳動(dòng)的火焰

1905年，德國(guó)物理學(xué)家海因里?！敱舅咕妥隽艘粋€(gè)大膽的實(shí)驗(yàn)一一用火焰來(lái)展示聲音的形狀。海因里希·魯本斯制造了一個(gè)觀察聲音形狀的工具一一火焰管。

火焰管是一根長(zhǎng)金屬管，管上鉆了一排等間距小孔，管內(nèi)通有可燃?xì)怏w，氣體可通過(guò)小孔被點(diǎn)燃。在火焰管的一端接入音樂(lè)，不同部位的小孔就會(huì)隨著聲波的變化和聲波傳播的延遲而產(chǎn)生高低明亮不同的火焰。這種火焰效果會(huì)使音樂(lè)展現(xiàn)出如巫術(shù)般詭異的風(fēng)格。（在微信公眾號(hào)“自古天才出少年”中搜索“音樂(lè)”即可觀賞本文相關(guān)視頻。）

音樂(lè)閃電

呈現(xiàn)聲音形狀的最瘋狂方法莫過(guò)于用電。有這樣一群瘋狂的音樂(lè)家，他們穿著金屬制成的防電外套和手套，頭上戴著防雷護(hù)目鏡，用特斯拉線圈產(chǎn)生的高壓電弧，使聲音在空中以閃電的形式出現(xiàn)。

當(dāng)高壓電通過(guò)特斯拉線圈時(shí)，會(huì)使周圍空氣中的粒子強(qiáng)烈振蕩，從而產(chǎn)生電弧和聲音，他們通過(guò)控制線圈產(chǎn)生電弧的時(shí)間和聲音，結(jié)合樂(lè)器與自動(dòng)化機(jī)器，為人們呈現(xiàn)了炫酷的音樂(lè)世界。音樂(lè)會(huì)猶如一場(chǎng)魔幻表演。

特斯拉線圈演奏會(huì)

解秘海豚回聲的鑰匙

聲音的形狀不僅給人類呈現(xiàn)了一種欣賞音樂(lè)的新方式，還為動(dòng)物學(xué)家打開(kāi)了一扇大門(mén)。盡管海豚通過(guò)回聲來(lái)交流早已不是什么秘密，但生物學(xué)家卻一直苦于破解海豚回聲中的信息。聲音具象化儀器的開(kāi)發(fā)和利用，可以幫助海洋學(xué)家揭開(kāi)海豚語(yǔ)言的神秘面紗。借助聲納圖像等儀器，海洋學(xué)家可將海豚的回聲定位轉(zhuǎn)錄成圖像，記錄并分析聲音的特征。

海豚問(wèn)好的聲音圖像