这个从黑板上传出的恐怖声音有一个名字——粉笔的尖叫。科学家们认为,刺耳粉笔声音的解释涉及摩擦力和共振问题。
当粉笔(指甲)与黑板接触,它们之间的摩擦力变化时,粉笔便会尖叫,或指甲刮出尖锐刺耳的声音。摩擦力是作用于运动物体使其停止运动的力。科学家们给摩擦力的定义是“作用于两个固体表面阻止其滑动的力。”摩擦力产生的主要原因是两个物体表面的原子过度友好的关系,例如书柜和地板。两个物体接触的点叫做结合点,在该点上它们的原子已经粘合在一起。
我们拿着粉笔在黑板上写字,当用足够大的力气以特定的角度书写的时候,粉笔的原子粘在黑板上,滑动、跳跃到一个新的点,然后再与黑板粘合。科学家们把这一现象称为粘滑现象。因为每次跳跃都只有这样一段微小的距离,所以我们不能看到写在黑板上的字之间的间隙。
不过,每次粉笔粘在黑板上都爆发出一阵噪音,而且越用力按压粉笔,声音越大。研究人员证实,这个刺耳声音的出现,是因为粉笔与黑板接触产生的粘滑力引起粉笔的自然共振。粉笔的振动被增强后(它们共振),声音变得更加响亮。因此,当粉笔断断续续地在黑板上移动时,它发出了刺耳尖锐的声音。若粉笔换成了手指甲,滑动和粘合仍然会产生,发出的声音通常位于我们最难忍受的声音前列。
最难忍受的声音
2006年英国的一项调查中,指甲刮黑板的声音位列英国人最不喜欢的声音的第二名。第一名是孩子的尖叫声。其他让人觉得难受的声音包括汽车的警报声、牙医钻孔声、手机铃声和滴水的水龙头。
有趣的是,20个最令人难受的噪声里许多涉及粘滑现象,包括刀叉碰到盘子声、吱吱的门声、椅子刮地板声,以及难以忍受的学拉小提琴声。
物体有粘滑现象产生噪音为什么让人这么厌恶呢?20世纪80年代,在英国西北大学进行了一个实验,该实验是让志愿者给不同的声音排序,包括拉开铁抽屉声和塑料相互摩擦的声音。结果证明,中低音的粘滑声音让我们最难受。
利用音叉,西北大学的研究人员发现,最令人厌恶的声音大概类似于猕猴的惊恐叫声。他们猜测,也许这样的声音能够引发一些深层次的反应,这些反应在很久之前有利于我们的生存。因此,若地下铁的刹车声让你厌恶,那么你可能继承了许多祖传基因。