登陆注册
11295700000004

第4章 奇妙的古代声学建筑

古代人常常应用声音的一些特性建造一些特殊的建筑物。比如北京天坛中的回音壁、三音石、山西普救寺内的莺莺塔等,以此增加它们肃穆威严气氛。

这些建筑物巧妙利用了声学的一些原理,既有很强的使用价值,也收到了奇妙的艺术效果。表现了我国古代劳动人民的聪明才智。

利用声学效应的建筑在我国已发现不少。北京天坛和山西省永济的莺莺塔是迄今保存完好的具有声音效果的建筑。此外,还有四川省潼南县的石琴、河南省郊县的蛤蟆音塔和山西省河津县的镇风塔等。

北京天坛是著名的明代建筑。其中皇穹宇建于1530年,原名“泰神殿”,1535年改为今名。天坛的部分建筑具有较高的声学效果,使这一不寻常的“祭天”场所,更增添了神秘的色彩。

天坛建筑物中最具声学效应的是:回音壁、三音石和圜丘。

回音壁是环护皇穹宇的一道圆形围墙,高约6米,圆半径约32.5米。内有3座建筑,其中之一是圆形的皇穹宇,位于北面正中,它与围墙最接近的地方只有2.5米。回音壁只一个门,正对皇穹宇。

整个墙壁都砌得十分整齐、光滑,是一个良好的声音反射体。

如有甲、乙两人相距较远,甲贴近围墙,面向墙壁小声讲话,乙靠近墙壁可以听得很清楚,声音就像从乙的附近传来的。只要甲发出的声音与甲点的切线所成的角度大于22度时,声音就要碰到皇穹宇反射到别处去,乙就听不清或听不到。

在皇穹宇台阶下向南铺有一条白石路直通围墙门口。从台阶下向南数第三块白石正当围墙中心,传说在这块白石上拍一下掌,可以听到3响,所以这块位于中心的白石就叫“三音石”。

事实上,情况不完全是这样。在三音石上拍一下掌,可以听到不止3响,而是5响、6响,而且三音石附近也有同样的效应,只是声音模糊一些。

这是因为从三音石发出的声音等距离地传播到围墙,被围墙同时反射回中心,所以听到了回声。回声又传播出去再反射回来,于是听到第二次回声。

如此反复下去,可以听到不止3次回声,直至声能在传播和反射过程中逐渐被墙壁和空气吸收,声强减弱而听不见。

如果拍掌的人在三音石附近,从那里发出的声音,传播到围墙,不能都反射到拍掌人的耳朵附近来,因此听到的回音就比较模糊。

圜丘是明清两代皇帝祭天的地方。它是一座用青石建筑的3层圆形高台。高台每层周围都有石栏杆。在栏杆正对东、西、南、北方位处铺设有石阶梯。最高层离地面约5米,半径约11.4米。

高台面铺的是非常光滑、反射性能良好的青石,而且圆心处略高于四周,成一微有倾斜的台面。人若站在高台中心说话,自己听到的声音就比平时听到的要响亮得多,并且感到声音好像是从地下传来的。

这是因为人发出的声音碰到栏杆的下半部时,立即反射至倾斜的青石台面,再反射到人耳附近的缘故。莺莺塔就是山西永济的普救寺舍利塔。因古典文学名著《西厢记》中张生和莺莺的故事发生在普救寺,所以人称莺莺塔。塔初建于唐代武则天时期,是7层的中空方形砖塔。后毁于明代的1555年大地震。震后8年按原貌修复,并把塔高增到13层50米。莺莺塔最明显的声学效应是,在距塔身10米内击石拍掌,30米外会听到蛙鸣声;在距塔身15米左右击石拍掌,却听到蛙声从塔底传出;距塔2500米村庄的锣鼓声、歌声,在塔下都能听见;远处村民的说话声,也会被塔聚焦放大。

诸如此类奇特的声学效应,原来是由于塔身的形体造成的:塔体中空,具有谐振腔作用,可以把外来声音放大。塔身外部每一层都有宽大的倒层式塔檐,可以把声音反射回地面,相距稍有差别的13层塔檐的反射声音会聚于30米外的人的耳朵而形成蛙鸣的感觉。

石琴位于重庆市潼南县大佛寺大佛阁右侧的一条上山石道中,由36级石梯组成,像一个巨大的石壁。从下半部的主洞口自下而上的第四级石阶,直至第十九级石阶,每一个阶梯像一根琴弦,若拾级而上,就会发出悠扬婉转,音色颇似古琴的声音。

石蹬发音的声学原理是,脚踏石阶产生强迫振动,在空气中形成声波。其中以两侧岩壁最高处的7级石阶发声最响,脚下响声似琴音,令人神往。古人称为“七步弹琴”,并题“石蹬琴声”4个大字。

蛤蟆音塔在河南省郊县。音塔其貌不扬,却以奇声夺人。在塔的任何一面,距塔10米以外,无论拍掌、击石都可以听到蛙鸣的回声。如春天池塘里有千万只蛤蟆在鼓膜低唱,令人遐想。

分析结论是,蛤蟆塔本身排列有序,而且其塔檐对声音有会聚反射作用,从而产生回音。

镇风塔位于山西省河津县的康家庄,是一座比世界名塔永济莺莺塔回音效果还要好的回音塔。

镇风塔呈平面方形,为密檐式实心塔,共13层,围长18.4米,高约30米,每层檐拱角各悬吊一只小铁钟,风来丁零作响。

塔刹呈葫芦形,顶端有一立式凤凰。站在塔下拍手、跺脚、敲砖、击石,塔的中上部便传出小青蛙、大蛤蟆的不同叫声,还有清脆悦耳的鸟鸣声。如果10多个人一齐拍手,其声犹如群蛙在夏夜池塘边竞相放歌,悦耳动听,妙不可言!

我国古代建筑是利用声学效应的科学宝库,很多声学建筑成就体现了声学与音乐、声学与哲学和声学与建筑、军事等的结合。这也是我国古代物理学发展的根本特点之一。

同类推荐
  • 红衣少年末日漫游记

    红衣少年末日漫游记

    末日到来前夕,一个对人类失望的艺术家为了寻找值得人类为之延续的希望而走上漫游的道路。在漫游的途中他遭遇到各种离奇而令人悲哀的经历,终于对人类绝望,隐居到一个无人知道的地方。
  • 雷霆万钧:第二次世界大战著名空战

    雷霆万钧:第二次世界大战著名空战

    本书收录了闪击丹麦、挪威,荷兰空降作战,突击空降比利时,不列颠空战、塔兰托空潜大战,苏军的空降作战、苏军的空降作战、诺曼底空降大战等第二次世界大战中的著名空战。
  • 战江山

    战江山

    非历史小说,历史是狗屁?!暗黑年代,战定江山!本书暂停更新,子陵会重新返工。请大家给子陵一点时间,一定不会TJ。
  • 吞灭三国

    吞灭三国

    有人说这不仅仅是一部小说,更是一个实实在在催人泪下的故事。21世纪的田豪是一家ktv的服务员,在一次工作中他被意外的卷入了乱世纷争的三国时代,命运安排之下一种神秘力量从天而降就此融入三国,当高科技的产品出现在古代的时候究竟会是何种局面?且看现代屌丝如何斗群雄,征天下,踏上一条热血铸造的王者之路,终究缔造出一个空前盛世的汉末大国,成就一番可歌可泣的传奇霸业!
  • 回到南宋当少卿

    回到南宋当少卿

    现代刑警离奇穿越到南宋初年,依靠着自己的推理和侦查的本领,在普陀寺救赵构与危难之间,并与赵构第一宠妃结成了莫逆之交。因其有功,被赵构封为大理寺少卿。山河破碎,风雨飘渺,大宋江山内忧外患,在赵构的密令之下,携丹书铁劵彻查屠龙堂谋反一事,经过重重险阻,最终直捣狼窝,活捉欲谋朝篡位的活死人赵柽,立下赫赫之功。被官封丞相,领假节钺,兼一字并肩王,泉州侯;与秦桧同掌朝政。国家兴亡,匹夫有责,好男儿当志在四方,驰骋疆场。岳飞被害,丞相挂帅,效仿武侯,北渡黄河,六战大名府,直捣黄龙,雪耻靖康!此书与2014年7月18日在起点签约,为了准备存稿,近期内一日两更。待情况稳定之后,一日至少三更,绝不断更!
热门推荐
  • 思君曲:徒儿不要跑

    思君曲:徒儿不要跑

    一花一世界,一叶一追寻。一曲一场叹,一生为一人。在还没遇到你时,我什么也不懂,不懂什么是情,什么是爱,直到遇见你,我才知道,这个世界上,除了父母之外,竟然还会有这样一个人,让我值得用生命去依赖。妥妥的师徒文.......
  • 郎才女貌:红颜尚书傻公主

    郎才女貌:红颜尚书傻公主

    意外穿越,她成了一个不受宠的公主,身负累累血仇,一朝有女终长成,一笑倾城,谁的心迷失在梅林深处?仗剑高歌,谁许下了一生一世的诺言?舌战群臣,谁又错把红颜认武装?当身份被揭穿,生死仅在一线,又是谁不惜一切只为保她平安?
  • 打雷了,请抱紧我

    打雷了,请抱紧我

    以作者的亲身经历改写的真实故事,故事讲的是一个自恃清高的少年经历过创业,爱情,婚姻的一再失败后自甘堕落又重拾信心并逐渐蜕变为一个有责任心的男人!故事中有泪点有笑点,更有虐心的虐点,是一个可以让读者开怀大笑,失声痛哭,怒火中烧后又陷入深深的反思的作品
  • 致青春之灵鸟逆袭

    致青春之灵鸟逆袭

    这个夏天,不一样的挑战即将来临。来自外星球的黄莺被不明不白地骗去军营,当有钱千金的替身。受苦受累地过着水深火热的日子,经历过队员嫌弃、教官看不起等一系列的打击。在逐渐融合的过程中有许多的悲欢离合,让她得以成长。但是一个人的突然回归,让她面临着离队的风波……弱鸟涅槃,菜鸟能否顺利成鹰?
  • 影响中国学生的经典智慧故事之七

    影响中国学生的经典智慧故事之七

    智慧具有传承性,本套图书精选智慧故事、内容丰富、故事精彩,为广大学生增加智慧提供了一条路径。
  • 铩羽游戏

    铩羽游戏

    人在绝望的时候到底能爆发出多大的潜力。这是一个属于神,甚至超越神的存在所创造的世界。在这里尊严、底线、人格简直可笑,有了力量你便可以拥有你想要的一切,当然到了这里你会发现生存才是最主要的。不过最主要的,来这里你必须是失败者期待你的铩羽而归!
  • 鲁班全书

    鲁班全书

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 山神祭

    山神祭

    大兴安岭,零下二十多度的气温,齐膝盖的雪。黄皮子躲在树上,眼睛里映着戴着狐皮帽子、端着枪的猎人在雪地里缓缓前进。如果这个猎人死了,肉归藏木隐雾的禽兽精魄,魂则归出云风雨的山神爷。自踏进林海雪原的第一步,猎人的命,就不再是自己的。
  • 无声戏

    无声戏

    《雪小禅十年典藏文集:无声戏》是雪小禅十年典藏系列中非常优秀的一部青春爱情小说文集。《雪小禅十年典藏文集:无声戏》由一个个短篇小说组成,以爱情故事为主,贴近生活,令人对爱情充满感悟与遐想,是值得阅读的精品爱情小说集。
  • 一世长情:妖孽勿傲娇

    一世长情:妖孽勿傲娇

    一世长情女尊天下,女权大过天。女子为王为相,男子为奴为妾。身份换位的世界,赢来她尊贵出身。五岁时,她修学剑法,跟着母皇学习治国之道,他却被送入宫?!十岁时,她驰骋战场,跟着将军击杀乱军,他却误入军队?!十五岁,她入林寻宝,满身荣华回归,他却早已身死?!十八岁,她身披战甲,立誓保家卫国,宁为王朝大将也唯独不要这王座。有人问:“你这样,是为了什么?”她倾城一笑,目光紧随那桃树下的人。一个养成计划,竟是谋划已久?只是……到底是谁养谁啊?!