神奇的『刁尼秀斯之耳』

如果你是一個愛觀察、肯思考的讀者，你會發現生活中的種種神奇現象，而探索這些現象背后的奧秘則能讓你領略到神奇面紗下科學的無盡魅力。

——編 者

這是一個發生在古希臘的故事。

意大利有個西西里島。古希臘時代，統治者在西西里島上開鑿了一個巖洞作為監獄。監獄生活很糟糕，關押在巖洞里的犯人們不堪忍受，紛紛想越獄逃跑。一次，他們計劃越獄暴動。為避開守在洞口的看守的耳目，他們便在晚上偷偷聚集在巖洞很靠里的一張石桌旁，小聲地議論越獄和暴動的辦法。可是，他們商量好的計劃很快就被看守知道了。看守提前采取了措施，犯人們的計劃流產了。后來，犯人們又幾次計劃越獄逃跑，但都被看守提前知道了。犯人開始互相猜疑，認為一定是他們中間出了叛徒。但是不管他們怎么查找，也查不到告密者是誰。

這究竟是怎么回事呢？

原來，這個巖洞可不是隨意開鑿的，而是一位叫刁尼秀斯的官員專門設計的。這個巖洞采用了橢圓形的結構，里面的石桌也是特意安排的。這種特殊的結構，使犯人在石桌旁小聲議論的聲音，也能通過反射清楚地傳到洞口看守的耳朵里。后來，人們就把這種設計叫做“刁尼秀斯之耳”。

橢圓真的有那么神奇嗎?那什么是橢圓?究竟是橢圓的什么特殊性質能使犯人屢次上當?

橢圓是一種看起來非常漂亮的閉合曲線。橢圓很好畫。園藝工人修建橢圓形花壇時，先在地上釘兩根木樁，然后找來一根長短合適的繩子，把繩子的兩端分別系在兩根木樁上，再找一根短棍把繩子繃緊成折線。隨著繃緊繩子的短棍在地上移動一周，就能在地上畫出一個橢圓來。

從上面的畫法可以知道：若一個動點到兩個定點距離之和保持定長，則動點畫出來的圖形就是橢圓。那兩個定點叫做焦點。

“焦點”一詞來源于希臘文，原意是“爐子”“火”。那么，橢圓的焦點和爐子、火有什么關系呢?原來，橢圓有一個重要性質：從一個焦點上發出的聲音、光或熱，經橢圓反射，可以聚集到另一個焦點上。神奇的刁尼秀斯之耳，就利用了橢圓的這個性質。刁尼秀斯設計的巖洞監獄，其中一面墻修成橢圓形，石桌恰好放在橢圓的一個焦點處，而守在洞口的看守人則在另一個焦點處。所以，盡管犯人說話的聲音比較小，距離看守也比較遠，但聲音能通過橢圓墻壁的反射聚集到看守那里，看守就能清清楚楚地聽到犯人的議論了。

如果有一面橢圓弧形狀的墻，你從一個焦點向墻上任何地方踢球，反彈回來的球都會朝著另一個焦點滾去。

古希臘人還修建過橢圓形的音樂廳，并把演奏臺設置在其中的一個焦點處。他們認為，這樣的設計能使一個樂隊演奏的聲音從兩個焦點發出，相當于有兩個樂隊同時演奏，音響效果好。但實際上，這樣的音樂廳并沒有多大的實用價值。因為在音樂廳中，除了在另一個焦點上能聽到較大的聲音外，其他位置上聽到的聲音都不大。

（摘自《探索形狀奧秘》）