“看见”声音

张小开

声音是怎么产生的

声音其实是一种振动，如果你把手放在正大声播放音乐的音箱喇叭上，就会感觉到震动。人声也是通过喉咙中声带的振动而产生的。不同振动物体有不同的振动频率、振动幅度，使世界上的声音各不相同。但并非振动都可以带来声音，在真空中无法听到声音，因为真空中没有传播声音的介质;另外，人耳只能听到振动频率在20～20000赫兹之间的声音，超出这个范围的声音人类都听不到。

声音的“放大镜”

如果桌面上有散沙，当桌面振动时，散沙会在一个桌角聚集，有些又会在桌子中心聚集。当桌面以某一频率振动时，它的各个部分会由于振动效果的差异而产生变形，这个变形可被看作“声音的形状”。

研究人员按照这种原理制造了克拉尼板。当声音的振动传送到克拉尼板上时，你会看到散放于板上的固体小颗粒自发地移动，形成各种各样的形状。

除了固体小颗粒，液体也是很好的声音“放大镜”，它们呈现声音形状的原理是一样的，当声音传到盛有液体的盘子时，声音会使液体呈现出各种形状。但液体有一定的抗变形能力，只有将声音的频率调到液体无法抵抗变形时，它才会呈现出变化。

克拉尼板

声音振动下的玉米淀粉水溶液

跳动的火焰

1905年，德国物理学家海因里希·鲁本斯就做了一个大胆的实验一一用火焰来展示声音的形状。海因里希·鲁本斯制造了一个观察声音形状的工具一一火焰管。

火焰管是一根长金属管，管上钻了一排等间距小孔，管内通有可燃气体，气体可通过小孔被点燃。在火焰管的一端接入音乐，不同部位的小孔就会随着声波的变化和声波传播的延迟而产生高低明亮不同的火焰。这种火焰效果会使音乐展现出如巫术般诡异的风格。（在微信公众号“自古天才出少年”中搜索“音乐”即可观赏本文相关视频。）

音乐闪电

呈现声音形状的最疯狂方法莫过于用电。有这样一群疯狂的音乐家，他们穿着金属制成的防电外套和手套，头上戴着防雷护目镜，用特斯拉线圈产生的高压电弧，使声音在空中以闪电的形式出现。

当高压电通过特斯拉线圈时，会使周围空气中的粒子强烈振荡，从而产生电弧和声音，他们通过控制线圈产生电弧的时间和声音，结合乐器与自动化机器，为人们呈现了炫酷的音乐世界。音乐会犹如一场魔幻表演。

特斯拉线圈演奏会

解秘海豚回聲的钥匙

声音的形状不仅给人类呈现了一种欣赏音乐的新方式，还为动物学家打开了一扇大门。尽管海豚通过回声来交流早已不是什么秘密，但生物学家却一直苦于破解海豚回声中的信息。声音具象化仪器的开发和利用，可以帮助海洋学家揭开海豚语言的神秘面纱。借助声纳图像等仪器，海洋学家可将海豚的回声定位转录成图像，记录并分析声音的特征。

海豚问好的声音图像