如果你能聽(tīng)到聽(tīng)不到的聲波

何德強(qiáng)

你還記得哈利·波特與蛇對(duì)話的神技能嗎？你想聽(tīng)到動(dòng)物心中的秘密嗎？你想像動(dòng)物一樣敏感，能夠預(yù)測(cè)風(fēng)暴山洪的來(lái)臨嗎？如果我們能聽(tīng)到那些常人昕不到的聲波，這一切就將成為可能。我們是怎么聽(tīng)到聲音的？

聲波始于空氣中某些質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，如撥動(dòng)的琴弦、說(shuō)話的聲帶等，這些振動(dòng)會(huì)依次推動(dòng)鄰近的空氣分子由近及遠(yuǎn)地傳播出去，這便是聲波的由來(lái)。由于振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的推動(dòng)，使周圍一些區(qū)域的空氣分子變密形成高壓區(qū)，而在后面留下稀疏的低壓區(qū)。當(dāng)這些疏密相間的壓力波到達(dá)人耳時(shí)，就會(huì)與耳中的鼓膜等發(fā)生共振，引起神經(jīng)末梢產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)感受。

哪些聲波我們聽(tīng)不到？

自然界中每個(gè)物體都在不停地振動(dòng)。小鼓的頻率為80～2000赫茲;笛子的頻率為300～16000赫茲;人們普通談話的聲波頻率在200～800赫茲之間。傳到我們耳邊的聲波有很多，但正常人的耳朵只能聽(tīng)見(jiàn)頻率在20～20000赫茲之間的聲音，那些頻率超過(guò)20000赫茲的聲波稱為超聲波，低于20赫茲的聲波稱為次聲波。

為什么人類聽(tīng)不到超聲波和次聲波呢？因?yàn)橹挥?0～20000赫茲的聲波才能與人耳的某些部位發(fā)生共振，共振使振動(dòng)能量加強(qiáng)，人耳才能從中鑒別出那些能量最強(qiáng)的聲波，從而讓我們聽(tīng)到。

聽(tīng)不見(jiàn)的聲波就在我們身邊

人和大多數(shù)動(dòng)物都是不斷以大約8赫茲的頻率進(jìn)行著節(jié)律運(yùn)動(dòng)，各種器官振動(dòng)頻率也較低，例如人的頭部振動(dòng)頻率為8～12赫茲，腹部?jī)?nèi)臟的振動(dòng)頻率為4～6赫茲。如果次聲波的振動(dòng)頻率低于10赫茲，就可能引發(fā)器官的共振。頻率在7～8赫茲間的次聲波非常危險(xiǎn)，因?yàn)榱撕掌澱檬谴竽X阿爾法節(jié)律的頻率。如果次聲波與人體器官共振，不僅會(huì)使人心煩意亂、頭暈?zāi)垦＃€可能使人神志不清、癲狂癱瘓，甚至?xí)騼?nèi)臟器官破裂而死亡。這正是次聲波武器的基本原理。自然界的劇烈變動(dòng)往往伴隨著強(qiáng)烈的次聲波，如火山爆發(fā)、地震、極光等;一些動(dòng)物可以發(fā)出次聲波，如大象、河馬、鱷魚等，它們同類之間的交流語(yǔ)言就屬于振動(dòng)較慢的次聲波;而馬、狗、老鼠等動(dòng)物則可以聽(tīng)到部分次聲波。自然界的蝙蝠、海豚、蟋蟀、蝗蟲、蚯蚓、鯨等動(dòng)物多是用振動(dòng)極快的超聲波來(lái)定位和交流的。

假如聽(tīng)到了那些聽(tīng)不到的聲波

探尋大自然的秘密與心跳

2004年爆發(fā)的印度洋海嘯讓20多萬(wàn)人喪生。但奇怪的是很多動(dòng)物卻在海嘯來(lái)臨之前安全逃離。一些幸存者表示，家中飼養(yǎng)的動(dòng)物早在海嘯發(fā)生之前就表現(xiàn)出異常舉動(dòng)，開始逃離海邊。來(lái)自德國(guó)馬克斯·普朗克動(dòng)物行為研究所和康斯坦茨大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們，專門在位于地震高發(fā)區(qū)的馬、狗、老鼠等動(dòng)物身上安裝傳感器和生物記錄儀，他們經(jīng)過(guò)跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，即使是非常微弱的地震，這些動(dòng)物們也可以在地震發(fā)生之前準(zhǔn)確感知，且地震越強(qiáng)烈，動(dòng)物感知時(shí)間就越提前。這些動(dòng)物具有提前感知人類難以覺(jué)察到的某些波的能力。

假如人類也能時(shí)刻聽(tīng)到這些大自然的心跳和呼吸，那我們不僅可以逃離自然災(zāi)害，還可以分析地球的內(nèi)臟和宇宙的構(gòu)成，并為破解外星生命與未知信息提供可能，甚至可能捕捉到星座誕生的秘密和宇宙的脈搏。

破譯動(dòng)物的交流與想法

研究發(fā)現(xiàn)，大象的鼻腔可以發(fā)出頻率很低的次聲波，它們一般在傍晚聯(lián)系其他的象群，因?yàn)檫@時(shí)空氣層由于溫度變化可將大象發(fā)出的次聲波折射回地面，這樣傳播的距離比直接通過(guò)地面?zhèn)鞑サ木嚯x要遠(yuǎn)得多，可以達(dá)到幾十千米。大象用腳反復(fù)踩踏地面，發(fā)出次聲波，可以和遠(yuǎn)在數(shù)千米以外的同伴交流。鱷魚在求偶期間會(huì)在水面靠振動(dòng)背部發(fā)出次聲波，能讓遠(yuǎn)處的異性感覺(jué)并做出回應(yīng)。如果我們?nèi)祟愐材苈?tīng)到各種動(dòng)物的交流，那我們就可以觀察、模仿和學(xué)習(xí)，并從中找到它們交流的習(xí)慣與規(guī)律，這樣不僅能懂得動(dòng)物的言行，而且還可以跟它們自如地交流。

成為名副其實(shí)的“千里眼、順風(fēng)耳”

根據(jù)達(dá)爾文的進(jìn)化論，可能遠(yuǎn)古人跟大多數(shù)動(dòng)物一樣能聽(tīng)到一些次聲波或超聲波。不過(guò)，由于自然界刮風(fēng)、下雨、動(dòng)物活動(dòng)等都會(huì)產(chǎn)生聲波，人類每天聽(tīng)到的聲波就太多了，而且次聲波與超聲波會(huì)“吵”得人受不了，這樣人耳經(jīng)過(guò)自然選擇可能主動(dòng)放棄太吵的聲波而進(jìn)化，從而具備了對(duì)某些聲波的“免疫功能”。假如人類能聽(tīng)到各種聲波，那我們就成了名副其實(shí)的“順風(fēng)耳”，不過(guò)每時(shí)每刻都需要分析處理這些龐雜的聲波信息，也是項(xiàng)浩大的工程，好在可以利用計(jì)算機(jī)人工智能來(lái)幫我們分析處理。

雖然我們的耳朵感知的聲波有限，但我們的想象和智慧卻是無(wú)窮的。科學(xué)家已經(jīng)發(fā)明出許多檢測(cè)和利用次聲波及超聲波的產(chǎn)品，但還不能完全滿足大家的好奇和需要，還需要我們持續(xù)研究和深入探索！

（責(zé)任編輯/徐沐妍 美術(shù)編輯/李子夜）