登陆注册
6711400000004

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
  • 三国之霸王盖世

    三国之霸王盖世

    魂穿千年,霸王只手盖九州……重生在乱世,唯一能做的就是活下去……
  • 穿越三国之张绣之子

    穿越三国之张绣之子

    雨蒙蒙中,一闪而逝的雷光卷携着一个生灵,惨白的月光照在饱经创伤的凄楚大地上,谁又能在三国大地上纵横,统一华夏并且对外扩张?孙策被击杀,孙权说:把孙尚香嫁过去吧。刘表在被气死前说道:开门投降吧。曹操说:论奸诈,我孟德不及也。
  • 怀城旧事

    怀城旧事

    白朗起义失败后,大荔湾三百家眷处在危急之中,左車之子梁佑连夜将他们带出豫西,定居在山西怀城,在北洋军的全国通缉下,他们能否躲过一劫?前清素亲王奕仲劝说梁佑投靠保皇派,梁佑又该何去何从……
  • 大庸皇帝

    大庸皇帝

    大庸帝国悠悠荒荒,帝国皇帝轩辕明易乃一代明君,他的霸业从亲政开始,一路的艰辛与辉煌由你我见证。帝国国教神元教为东方大陆第一武林门派,不为世人所知,但力量非凡,轩辕明易身为教主自然责无旁贷。政治与武学的融合,历史与侠义的交织,美女与名士的汇聚,逍遥与责任的碰撞,大庸皇帝将全部呈现给你。醉卧江山,美人在怀。武霸天下,快意江湖。
  • 懒王爷

    懒王爷

    在最没有能力的年纪,碰见了,最想照顾一生的姑娘。这是许多穷小子的遭遇,但是作为皇子的他同样需要忍受这样的痛苦,显贵的身份让这种痛苦更加强烈。看穿而力不及才是人生之苦,玄启让他们看看你愤怒的样子吧。
热门推荐
  • 浮世三生劫

    浮世三生劫

    九重天上有一仙,名唤於桐,最是无情。芸芸尘世有一女,最善抚筝,倾国倾城。莽莽青丘有一凤,涅槃浴火,百日悲鸣。太上忘情,只因有情。三生三世,谁忘情,谁有情。
  • 中医刮痧养生治病一本通

    中医刮痧养生治病一本通

    本书介绍的多种刮痧保健法简单易行、安全灵活,既适合健康人,也适合亚健康群体以及多种疾病的预防和治疗。本书删繁就简,内容精粹,无须花费过多时间,哪怕只是将此书随手翻阅几页,都可以学会一招,让全家人受益。
  • 公主復仇記

    公主復仇記

    一个被喜欢男生拒绝了的女生,为了一雪拒绝之恨,决心变成公主!向那个男生复仇,但他能够成功吗?这天意往往就爱弄人!
  • 常明道

    常明道

    人、妖、魔三种族间一直互相牵制三族鼎立,直到魔君一念之贪在世又一次陷入动荡“贺小天你怎么这么笨呀,这么简单的都不会,还怎么修道呀”“呵呵,师姐我也不知怎么回事,感觉按照口诀上心法运行丹田就疼得厉害”“唉,那你自己在练练吧,我去大师兄那看看”“怎么回事呢?我是真的与修道无缘么”......
  • 邪帝的御兽狂妃

    邪帝的御兽狂妃

    她是现代的特工御兽师,一朝穿越在了痴傻的夜府小姐身上。好吧,既然穿都穿了,那就顺手替原主收拾几个败类,什么白莲花啊,心机婊啊,渣男啊,来啊来啊,互相伤害啊!等等,她好像还顺手拜了一个极品师傅。“师尊,人家想退婚!”“那就退!”“师尊,带人家升级啦!”“那就走!”“师尊,那些宝物灵兽,人家都想要呢!”“那就全部收下。”“师尊,人家想……呃,师尊,你亲我干嘛?”某人一笑:“挺甜的。”【情节虚构,请勿模仿】
  • 白色眷恋

    白色眷恋

    因为不满皇马6比2的比分,中国青年律师沈星怒砸啤酒瓶,结果电光火石间,他穿越成了佛罗伦蒂诺的儿子,且看来自09年的小伙子如何玩转03年的欧洲足坛
  • 梦想支离破碎

    梦想支离破碎

    草原上,三个孩子正赶着肥硕的山羊,嘻哈着。“拉钩,上吊,一百年,不许变!”然而一只带着千百年怨气的里斯海盗船,正无声息的驾往这座与世隔绝的岛屿。灾难即将降临,每个岛民都不能避免。且看这三个孩子,把手中的树枝,换成利剑的时候;且看这三个孩子,互相斗计,各自为王的时候;还记不记得,儿时的愿望与承诺。“拉钩,上吊,一百年,不许变……”
  • 恶魔少主:美丽班长哪里逃

    恶魔少主:美丽班长哪里逃

    性格好强的少女夏凉为谋生计进入豪宅做女佣,却不幸落入当家少主的魔爪之中。被蒙双眼的她不知道少主的真实身份,却无意中从他呢喃中的“班长大人”得知他竟是自己的同伴同学。他的身份到底是谁,是温柔的他,是邪魅的他,还是不羁的他?
  • 相思谋:妃常难娶

    相思谋:妃常难娶

    某日某王府张灯结彩,婚礼进行时,突然不知从哪冒出来一个小孩,对着新郎道:“爹爹,今天您的大婚之喜,娘亲让我来还一样东西。”说完提着手中的玉佩在新郎面前晃悠。此话一出,一府宾客哗然,然当大家看清这小孩与新郎如一个模子刻出来的面容时,顿时石化。此时某屋顶,一个绝色女子不耐烦的声音响起:“儿子,事情办完了我们走,别在那磨矶,耽误时间。”新郎一看屋顶上的女子,当下怒火攻心,扔下新娘就往女子所在的方向扑去,吼道:“女人,你给本王站住。”一场爱与被爱的追逐正式开始、、、、、、、
  • 淘米水情伴永久

    淘米水情伴永久

    贴进生活,走出平凡生活中的不平凡,励志人生,解读人情是非冷暖,活出真实的自己。