水,也会因声音而颤动 — 用低音灭火与颂钵水花背后的科学
摩擦颂钵边缘,手没碰到水,水却溅了起来。用30到60赫兹低音灭火的学生,麻省理工观察的钵中水波——声音只是看不见,它是真实的力量。而话语,也是声音。
水,也会因声音而颤动
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十月,河边。
从河里舀一碗水,倒进颂钵。沿着钵沿慢慢摩擦,原本平静的水面先泛起细细的纹路。声音越来越饱满,水波渐渐涌起,最后溅起水珠。手从头到尾没有碰过水。
让水动起来的,是声音。
声音是一种推力
我们常把声音当作“听到的东西”。但从物理上说,声音是空气被一推一拉的振动,而振动带着真实的力量。
低音反复把空气压密、再让它变疏。正是这股摆动吹散了火焰。
2015年,美国乔治·梅森大学的两名工科学生做了一个毕业设计:用声音灭火的装置。一只音箱、一台功放、一个纸筒。高音对火焰毫无作用,真正让火苗摇晃的是30到60赫兹的低音。声音越低,推拉空气的幅度越大,这股晃动把火焰周围的氧气和燃料吹散了。
更早之前,美国国防高级研究计划局(DARPA)也验证过同样的现象:在火焰两侧放上音箱,声场让周围空气流动加快,扰乱了燃烧发生的那层薄薄的边界。用声音灭火的想法,甚至在19世纪物理学家瑞利的著作里就已经出现过。
目前它只能扑灭很小的火。但有一点很清楚:声音只是看不见,它确实能推动物质。
颂钵里的水为什么会跳起来
2011年,麻省理工学院的物理学家把水倒进颂钵,仔细观察了这一幕。摩擦钵沿时,钵壁会高速振动,振动传到水面,激起规则的驻波,这叫作法拉第波。振动再大一些,水波承受不住而破碎,把水珠弹向空中。有的水珠还会在颤动的水面上悬停片刻,或者一跳一跳地掠过。
摩擦钵沿,钵壁随之振动,水面泛起规则的波纹,最后溅起水珠。
这和用湿手指沿着酒杯口画圈发出声音是同一个原理。只是颂钵的音更低,同样的力道就更容易让它振动起来。
低音,身体比耳朵先知道
站在演唱会的音箱附近,贝斯一响,胸口往往比耳朵先感觉到。低音不只震动空气,也震动皮肤和整个身体。就像碗里的水一样,我们的身体在声音里也在微微颤动。
而话语,也是声音
水都会因声音而颤动,人心又何尝不是如此。
回想一天,总有几句话留得特别久。路过时听到的一句话,到了晚上还在心底隐隐回荡。听到的话,可以像水波一样让它流走,就像把借来的水还给河流。
可自己说出口的话不一样。最先听到它的,永远是自己的耳朵。对别人说出的狠话,会先在自己心里响起,也在那里留得最久。
今天,在你心里激起波澜的是哪一句话?
SUMMARU 的声音,是为了让这些涟漪慢慢平复而留出的一方空间。在河水声和颂钵的余韵里,待到今天的水面重归平静。
参考:乔治·梅森大学新闻(2015)· ScienceDaily 关于 DARPA 声波灭火研究的报道(2012)· D. Terwagne & J. W. M. Bush, "Tibetan singing bowls," Nonlinearity 24 (2011)
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