超声波的发现与妙用——蝙蝠与超声波

在人类对自然的理解达到一定高度之前，人们认为所有的动物都依靠眼睛来辨别物体的方向和位置是理所当然的。后来的事实证明这个想法是错误的。第一个发现这个秘密的人是拉扎罗·斯帕拉杰(Lazzaro斯帕兰扎尼，1729-1799)，意大利著名的博物学家、生理学家和实验生理学家。他在蝙蝠身上做了四个实验，揭示了蝙蝠通过耳朵而不是眼睛识别物体和捕捉猎物的事实，为超声波的研究提供了理论基础。

斯帕拉杰习惯于晚饭后在附近的街道上散步。他经常看到许多蝙蝠灵活而灵巧地在空中飞来飞去，避开各种障碍物，在非常黑暗的条件下捕捉飞虫。这一现象引起了他的好奇心。蝙蝠有什么特殊的能力在夜空中*飞翔，是因为它有一双敏锐的眼睛，能在夜晚辨别一切吗？

为了验证他的猜测，他做了第一个蝙蝠实验。1793年夏天的一个晚上，斯帕拉杰走出家门，放了一些蝙蝠在笼子里做实验。我看到蝙蝠用薄膜拍打着它们的四肢，轻轻地飞向夜空，发出*的“吱吱”叫声。当斯帕拉杰看到这一幕时，他忍不住哭了出来，因为他在释放蝙蝠之前已经遮住了蝙蝠的眼睛。"一只蒙着眼睛的蝙蝠怎么能飞得这么快？"他感到困惑，决心解开这个谜。

斯帕拉杰想:“既然你不依靠眼睛来识别障碍，你的鼻子能起作用吗？”所以他做了第二个实验。这一次他堵住了蝙蝠的鼻子，并在晚上把它放了出来。结果，蝙蝠仍然轻松地飞行。“既然眼睛和鼻子对蝙蝠的飞行没有影响，那么蝙蝠依靠什么来躲避障碍物和捕捉食物呢？神秘会在翅膀上吗？”于是斯帕拉杰做了第三个实验。这次他画了蝙蝠的翅膀。然而，像前两次一样，这丝毫没有影响他们的飞行。"眼睛、鼻子和翅膀不是蝙蝠区分物体的因素，那么是什么呢？"斯帕拉杰感到非常困惑。最后，斯帕拉杰堵住了蝙蝠的耳朵，进行了第四次实验。这一次，飞向天空的蝙蝠不再有以前那种矫健的身手，而是像一个喝醉了的人一样，从东到西撞了一下，很快就掉了下来。直到这时，斯帕拉杰才突然意识到蝙蝠依靠听觉来确定方向和捕捉目标。

蝙蝠用声音来导航

斯帕拉杰的新发现引起了人们的震惊，彻底打破了人们的传统认识。从那以后，许多科学家进一步研究了这个课题。最后，很明显蝙蝠在晚上使用超声波(频率高于20000赫兹的声波)来导航(图3.21)。它的喉部发出的高频声波超过了人耳的听觉阈值。声波沿直线传播，当接触物体时会迅速返回。它们用耳朵接收返回的超声波，使它们能够做出准确的判断并引导它们飞行。

超声波的科学原理已广泛应用于航海、航海和医学。

摘自清华出版社授权的《科学技术史与方法论》

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