“看見”聲音

張小開

聲音是怎么產(chǎn)生的

聲音其實是一種振動，如果你把手放在正大聲播放音樂的音箱喇叭上，就會感覺到震動。人聲也是通過喉嚨中聲帶的振動而產(chǎn)生的。不同振動物體有不同的振動頻率、振動幅度，使世界上的聲音各不相同。但并非振動都可以帶來聲音，在真空中無法聽到聲音，因為真空中沒有傳播聲音的介質(zhì);另外，人耳只能聽到振動頻率在20～20000赫茲之間的聲音，超出這個范圍的聲音人類都聽不到。

聲音的“放大鏡”

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

研究人員按照這種原理制造了克拉尼板。當聲音的振動傳送到克拉尼板上時，你會看到散放于板上的固體小顆粒自發(fā)地移動，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，當聲音傳到盛有液體的盤子時，聲音會使液體呈現(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)到液體無法抵抗變形時，它才會呈現(xiàn)出變化。

克拉尼板

聲音振動下的玉米淀粉水溶液

跳動的火焰

1905年，德國物理學家海因里希·魯本斯就做了一個大膽的實驗一一用火焰來展示聲音的形狀。海因里希·魯本斯制造了一個觀察聲音形狀的工具一一火焰管。

火焰管是一根長金屬管，管上鉆了一排等間距小孔，管內(nèi)通有可燃氣體，氣體可通過小孔被點燃。在火焰管的一端接入音樂，不同部位的小孔就會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。這種火焰效果會使音樂展現(xiàn)出如巫術(shù)般詭異的風格。（在微信公眾號“自古天才出少年”中搜索“音樂”即可觀賞本文相關(guān)視頻。）

音樂閃電

呈現(xiàn)聲音形狀的最瘋狂方法莫過于用電。有這樣一群瘋狂的音樂家，他們穿著金屬制成的防電外套和手套，頭上戴著防雷護目鏡，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)。

當高壓電通過特斯拉線圈時，會使周圍空氣中的粒子強烈振蕩，從而產(chǎn)生電弧和聲音，他們通過控制線圈產(chǎn)生電弧的時間和聲音，結(jié)合樂器與自動化機器，為人們呈現(xiàn)了炫酷的音樂世界。音樂會猶如一場魔幻表演。

特斯拉線圈演奏會

解秘海豚回聲的鑰匙

聲音的形狀不僅給人類呈現(xiàn)了一種欣賞音樂的新方式，還為動物學家打開了一扇大門。盡管海豚通過回聲來交流早已不是什么秘密，但生物學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發(fā)和利用，可以幫助海洋學家揭開海豚語言的神秘面紗。借助聲納圖像等儀器，海洋學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。

海豚問好的聲音圖像