用声音探测世界

自然界中许多动物是利用声波的振动来感知世界的。如大象、水母等是根据灾害天气发生前传来的次声波，判断暴风雨将来临；蝙蝠、海洋中的鲸，则依靠捕捉自己发出的高频回声，来确定猎物或障碍物的位置；南极大陆漫长的冬夜还未褪尽时，回归的雌企鹅已开始根据叫声，从千万个模样差不多的雄企鹅中，找出自己的郎君。

　　

　　先声如何夺人

　　

　　人同利用声波探测世界的历史同样悠久。

　　据《墨经》记载，2000多年前，守卫城池的将士已知道将罂(肚大口小的坛子)埋在地下，然后令耳聪者“伏罂而听”，再根据从地下传来的振动，判断敌人是否在挖地道。无独有偶，古代欧洲人打仗时，也有在地下埋空瓦罐的做法。负责监听的人，发现瓦罐中振动异常时，立即发出警报，以提前做好战斗准备。因为人类祖先早己发现，声音沿地面传播的速度，比在空气中来得快。

　　在通讯技术不发达的年代，养护铁路的老工人，常将耳朵贴在铁轨上倾听，以判断是否有火车从远方来。因为沿铁轨传来的机械振动，比从空气中传来的声音率先抵达。这种“先声夺人”的传播模式，触发了英国科学家奥尔得姆的灵感。所以，他在1906年发现地震波在地核中传播速度比地壳中慢时，很快做出地核可能呈液态的大胆判断。其依据是声波在固体中传播比液体中快。奥尔得姆的理论虽不完备，但毕竟是第一次从科学角度揭示了地球的层面结构。这一观点，为后来提出的、关于地磁场形成的发电机模型，奠定了基础。

　　

　　利用声音探测世界

　　

　　由于地质灾害，如地震、滑坡、海啸的产生原因十分复杂，所以，人类至今仍不能准确预报。俄罗斯科学家决定别出心裁，重新为古老的“伏罂而听”法注入新鲜血液，使其脱胎换骨，以期在灾害预报课题上有所突破。现在，他们在莫斯科市西南100千米的奥布林斯克市，在北高加索山城基斯洛沃茨克市，在勘察加半岛上的彼得罗甫洛夫斯克市，已先后钻出几口深100多米的“孔洞”，在“孔洞”内配备了由电脑控制的“声波传感仪”，以长期监听、记录地层中各类振动的重要参数。俄罗斯科学家认为，将这些参数与地质灾害现场所获得的数据进行比较时，很可能发现带有普遍性、规律性的东西，从而为准确预报各类地质灾害工作，探索出一条新路。

　　为清除冷战时埋在地下的1000多万颗地雷，美国科学家豪普特和同事，正在研究一种新型激光探雷器，以实现远距离发现这些暗藏的“魔鬼的种子”。豪普特等科学家的出发点是，声波遇到物体将产生回声，对不同的物体，回声的振动性质不一样。所以向雷区发射高强度声波后，地雷、岩石和其他物体反射回的声波性质完全不同。当这些振动传到地面，进入豪普特研制的激光探雷器后，马上显示出各自波形。科学家只需比较波形特点，便能区分哪些是地雷?其构造特点如何?它们分布在哪里?

　　初步实验表明，这种激光探雷器能迅速发现开阔地下面的地雷。只是在地形复杂或植被覆盖率高的地方，其探雷效果仍需改进提高。

　　设在维也纳的“吉布提监听站”，是联合国监听全球性“核试验禁令”执行情况的网络中心，是全球最灵敏的监听秘密核爆炸的装置。虽说“吉布提监听站”成立时间并不长，但是成绩骄人：1998年印度与巴基斯坦的秘密核试验；2000年俄罗斯“库尔斯克”核潜艇爆炸沉没；2003年“哥伦比亚”号航天飞机返回地球时突然分裂解体；2004年12月26日印度洋大海啸；2006年朝鲜进行的地下核试验所产生的振荡波，均被设在吉布提的监听装置收听到，并一一记录在档。

　　

　　声波信息中继站

　　

　　科学家正在研究利用声波来传递电子邮件等信息。虽然声波传送信息慢，仅300KB/s，无法和我们常用的1MB/s、10MB/s调制器相比。不过，这可能是迈向成功的第一步。

　　2000年，美国海军和本索斯公司的科学家联手，统筹兼顾了声音在水中和无线电波在陆地传输的特点，研制出一种“声学解调调制器”。虽说一个“声学解调器”只是一只宽4英寸、长26英寸的微型浮标。可是，当水面大量分布这种微型浮标时，效果就如同许多水陆信息中继站了。当这些中继站将接收到的卫星信号转换为声波集合体，传送给在海底游弋的潜艇时，潜艇便可在不浮出水面，不升出天线的情况下，收听卫星上的无线电信号、快速上网、收发电子邮件。

　　2000年底，美国海军利用声波信息中继站，成功演示了有史以来第一份海底电子邮件。

　　

　　在生理科学方面的运用

　　

　　利用声音探测世界奥秘方面，医学专家、心理学家均有卓著表现。

　　2006年底，美国科学家在权威杂志上撰文说，将来医生为病人检查癌细胞是否扩散时，只须听听细胞的振动就可确知。而且这种方法灵敏度高，送检的血液样本中，只要不少于10个癌细胞，就能在30分钟内被诊断出来。

　　因为他们研制的“光声检测技术”，可监听黑色素瘤细胞在血液中产生的特殊振动，从而能在癌细胞扩散前做出诊断。研究人员说，当黑色素瘤细胞中的黑色素颗粒吸收激光释放能量时，黑色素瘤细胞将随着膨胀和缩小，于是发出特有的“噼啪”声。计算机能根据声音，将癌细胞与正常细胞区分开来。

　　近几年来，心理学家发现善于用右脑的人，听声音可以辨别颜色，或浮现图像、闻到气味等。心理学家称这种现象为“联觉”，这是右脑具有的潜能。最常见的“色听联觉”，是低音引起深色，高音引起浅色。心理学家兰菲尔德所做的“色听联觉”实验表明：对同一个人来说，不同音符引起不同的色觉，而且音调和颜色联系相当稳定，如c音符与红色，d音符与紫色，f音符与粉红色，b音符与非常明亮的铜色相互对应。

　　世界上的万事万物，小到微观世界的分子、原子、细胞、细菌，大到宏观世界各式各样的生命、风风雨雨、地震、火山爆发，甚至宇宙中的行星、恒星和黑洞，都能发出或大或小，高低不同的振动声，所以，我们可以利用声音探测丰富多彩的世界，揭示大千世界的种种奥秘!

　　

　　责任编辑　李　金