中国古代的共振实验及应用

什么是共鸣？共振是一种物理现象。在声学中也称为共振，当一个物体振动时，另一个物体也振动。两个共振物体的固有频率必须相同或者是一个简单的整数比。早在公元前4世纪到公元前3世纪，我国人民就一直在研究共振原理。在我国的《庄子·赞篇·叙吾规》中，记载了西周时期一个叫陆机的人的共鸣实验。他把两个农奴分别关在两个房间里，用一根绳子打一个农奴。下周四同样的弦乐也以同样的旋律响起。他还改变了实验方法，乱打农奴。结果，产生了许多弦外之音，另一个农奴身上的每根弦都或多或少地移动了。这是世界上最早的共振实验。东汉以后，在三国鼎立的时代，有一天，魏都城洛阳前的一座大钟，突然莫名其妙地敲响了。韩国*的所有文职和军事官员都认为这是一个不祥的征兆。魏王整天惊恐不安。当消息传到年轻的张华，他平静地说:“没有什么大惊小怪的。只是四川省的铜山发生了山体滑坡，导致宫钟相应地响了起来。”当时提倡迷信，张华的科学观点少之又少。几天后，从四川传来消息，在洛阳宫的钟声敲响的同时，四川中部发生了一次铜山崩塌。张华的预言实现了，从此他赢得了巨大的声誉。又有一天，一个人向张华讨教，说他家有一个大铜浴盆，每天早晚都会嗡嗡作响，就像有人打它一样，而且是出于某种原因。张回答说:这个铜盆和洛阳宫的大钟的声音很协调。宫殿每天早晚都要打卡，所以铜制的浴缸会发出相应的声音。张华还告诉他，只要把铜浴缸提起来轻一点，声音就不会再响了。那人照他说的做了，但没有响。那时候，张华知道如何用共振原理来消除共振，真是太神奇了。中国宋代科学家沈括做了一个独特的共振实验。他把一个被切成碎片的小纸人挂在一根细绳上，当他弹奏能引起共鸣的细绳时，纸人跳起来抖动着，弹奏着其他的细绳，但是纸人没有动。这个实验比欧洲做的同样的实验早了几个世纪。在15世纪，意大利人莱昂纳多·达·芬奇开始做共鸣实验，直到17世纪，牛津的诺贝尔和彼得用所谓的纸游泳(相当于纸人)进行实验，以证明琴弦的基本音调和泛音之间的共鸣关系。共振原理在中国也已经应用了很长时间。战国之初，各诸侯国争斗激烈。战争中有许多攻城技巧。真实的战术是一个强有力的举措。为了识破敌人挖洞进攻城市的阴谋。墨家利用声学知识想出了一个解决办法。驻军沿着城墙每隔6米挖一口井。大约3米深。让陶工烧了罐子。耳朵灵敏的人日夜值班，把耳朵贴在瓶口倾听。如果敌人正在挖隧道，可以通过祭坛里的声音发现。这种方法不仅可以判断敌人是否在挖洞，还可以根据不同祭坛口的声音确定声源方向。隧道的大致位置。这种方法基于声学理论。因为来自敌人隧道的声波是通过同一个地下管道传到罐子里的，罐子里的空气柱产生共振，引起罐子口部皮肤的振动，所以声音很大。