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共振现象的发现在历史上是如何记载的?

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共振现象的发现在历史上是如何记载的?

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  • 2018-04-10 22:32:54
      在古代典籍中有大量的关于共振现象的记述,并把这种现象解释为“同声相应”(《周易•乾》),或“声比则应”(《吕氏春秋•有始览•应同篇》,又《恃君览•召类篇》)。这个解释和现 代的科学定义几乎完全相同。中国早在公元前4世纪到公元前3世纪,就已经进行研究共振原理了。
      《庄子•杂篇•徐 无鬼》中说:“为之调瑟,废(“废”是放置的意思)于一堂,废于一室。鼓宫宫动,鼓角角动。音律同矣。夫改调一弦,于五音无当也,鼓之,二十五弦皆动。”这说的是西周时代一个叫鲁遽的人进 行的共振实验。他把两把瑟分别放在两个房间,将其中一瑟某弦弹一下,隔壁那具土瑟上同样的弦也会发声,音律相同,他又改变实验方法,将瑟乱弹一气,结果出来很多泛音,另一具瑟上的 每根弦都或多或少地应声而动。
      这就是世界上最早的共振实验。这里描述的瑟有二十五根弦。宫、商、角、徵(zhl)、羽是古代人使用的乐音音名,相当于现 在的do、re、mi、So、la。当在高堂明室中放上一具瑟,进行调音时,人们发现:弹动某一弦的宫音,别的宫音弦也动;弹动某一弦的角音,别的角音弦也动。
      这是因为它们的音律相同的缘故。如 果改调一弦,使它发出的音和五音中的任何一声都不相当,再弹这根弦时,瑟上二十五根弦都会 动。我们知道,这条弦虽然弹不出一个准确的乐音,但它的许多泛音中总有那么几个音和瑟的 二十五根弦的音相当或成简单的比。这就是它会和瑟的二十五根弦共振的道理。
      《庄子》的这段文字肯定是调瑟实验的忠实记录。它不仅指出基音的共振现象,而且发现了基音和泛音的共振现象。这后一个发现在声学史上是了不起的成就。宋代的沈括曾作演示共振的实验:先把琴或瑟的各弦按平常演奏需要调好,然后剪一些小 小的纸人夹在各弦上。当你弹动不夹纸人的某一弦线时,凡是和它共振的弦线上的纸人就会发生跳跃颤动(《梦溪笔谈•补笔谈》卷一《乐律》)。
      这个实验比西方同类实验要早几个世纪。如果说发现共振现象只是观察认真的证明,那么,发现消除共振的方法无疑是科学才智的伟大体现。据史籍记载,晋代张华(232 ~300年)对共振现象作出了正确的解释,并提出了消除共振的方法。据南北朝刘宋刘敬叔撰《异苑》卷二:“晋中朝有人蓄铜澡盘,晨夕恒鸣如人叩。
       乃问张华。华曰:‘此盘与洛阳钟宫商相应。宫中朝暮撞钟,故声相应耳。可错令轻,则韵乖,鸣自止也。’如其言,后不复鸣。”故事发生在西晋国都洛阳。皇家宫殿里朝暮撞钟,当地某人家中 悬挂的乐器“铜澡盘”(今称作“钱”)就相应地产生共振(共鸣)。张华不仅知道它共鸣的原因, 而且还知道消除它的方法:把铜盘周围稍微钝去一点,它就不再和宫中的钟声共鸣了。
      现在我 们知道,把铜盘稍微锉小一点,也就改变了它的固有振动频率,所以不再发生共鸣了。还有一个有趣的故事,见韦绚撰《刘宾客嘉话录》(刘宾客就是刘禹锡,曾宫太子宾客)或王说撰《唐语林》卷五:唐朝时候,洛阳某寺一僧人房中挂着一种乐器——磐,它经常自鸣作响。
      僧人因此惊恐成疾,求医无治。他有一个朋友叫曹绍夔(ku0,是朝中管音乐的官员,闻讯特去看望僧人。这时 正好听见寺里敲钟声,磐也作响。于是曹绍夔说:“你明天设盛宴招待,我将为你除去心疾。”第 二天酒足饭饱之后,只见曹绍夔掏出怀中铁锉,在磐上锉磨几处,磐再也不作响了。
      僧人很奇 怪,问他所以然。曹说:“此磐与钟律合,故击彼应此。”僧大喜,病也随着痊愈了。无论是铜盘还是石质的磐,只要稍稍锉去一点点,就改变了它们的固有频率。因此,它们就 不再和钟声共振呜响。这些故事,表明古代中国人具有丰富的声学知识。

    赵***

    2018-04-10 22:32:54

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