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这个笑话出自马克·吐温之手，一位倒霉的收藏家一直在收藏一样东西……如果没看过他的书，你就算抓破脑壳也猜不出，他想收藏什么？收藏回声！为此，他不辞辛劳、煞费苦心地购买了许多土地，这些土地有一共同的特点，那就是能够产生多次的回声。

他最初在乔治亚州购买了一块地，能重复回声4次；随后的土地在麦里兰，能重复6次，而后又跑到美恩，购买的土地能重复13次回声。接下的在堪萨斯，能重复9次回声。再下去是在田纳西的，能重复12次回声。不过这一次购买的土地很便宜，原因是那块地上的一处峭岩发生了崩塌，急需修复加固。他认为这是一个小工程，完全可以使峭岩修复完好如初，不曾想承担这项工程的建筑师完全没有加强回声的经验，结果把事情办糟了。工程完工后，这儿再没有回声。对他来说，也许这样的地方只适合聋哑人住了……

当然，这只是一个玩笑。但是，能产生多次回声的地方在全球各地都有，有些地方早已吸引了人们的注意，成了全世界闻名的胜地。

我在此向读者介绍几个有名的回声胜地：在英国的武德斯托克，那儿的回声重复17次，而且声音清脆；在格伯士达附近迭连堡城的废墟上，能听到27次的回声，遗憾的是，后来有一堵墙倒塌了，回声从此不再出现，真的是“缄默”了。捷克斯洛伐克的亚德尔士巴哈附近有一个圆形的断岩，在断岩前某一特定的地点，可让7音节的回声重复3次，而离开这块地方，哪怕只有几步之远，即使你接连扣动步枪射击，你也听不到一丁点儿回声。重复回声次数最多出现在意大利的名城米兰，在那儿的一个城堡（可惜这座城堡如今已不在了）里，有人曾听到侧屋窗子传来的枪声，在那儿重复了40～50次；即使你大声读一个单音节词，也会重复30余次。

有趣的是，要找一个地方仅能听到一次回声是一件挺困难的事。在俄国幅员辽阔的国土上，有很多地方能听到多次回声。因为我们有许多被森林环绕的平原，那儿有许多林间空地。如果你站在空地上大声呼喊，回声就会或多或少地从森林里传回来。

山地的情况与平原地区有些不同。山地的回声种类很多，不过能听到的却很少。你要在山地里听到回声，其困难程度远高于在被森林环绕的平原地区。

如果你了解回声的传播规律，你就不会对此困惑了。声波传出后，如遇到障碍物，它就会被反射，如果能反射回原声源处的话，人们就听到了回声。与光的反射一样，声波的入射角和反射角相等。

假设你现在站在山脚下（图10-1），你前方的障碍物（如图将其位置简化为AB）要远高于你所站的位置。从图中我们会看到，声波从C点发出，沿着Ca，Cb，Cc等线射到障碍物AB上，分别沿着aa，bb，cc等方向反射出去，显然，这些反射线路都向上散射，根本不会反射回C点。如果你站的位置和障碍物处于同一水平线上或者比障碍物高的话，声波的反射路线就不一样了，它们会沿CaaC或CbbbC的路线返回到C点，如图10-2所示，声波经过地面的两三次反射后，返回到你的耳朵，你就能听到回声了。这样看来，C、B两点之间的地面最好往下凹陷，起到类似于凹面镜的作用，把声波反射回原处。如果这两点之间的地面往上凸的话，反射回来的声波就会大大减少，回声听起来就显得很弱。这是因为，凸起的地面会把声波向高处散开，类似于凸面镜的作用。

如果地面坑坑洼洼，要想在其上找到回声，就得花些心思，掌握一些技巧。有时即便你找到了一个很好的地方恰能听到回声，你还要学会如何将回声“唤”回。你不能离障碍物太近，如果太近，回声反射回来太快了，它会与你的原声混在一起，就辨别不清。你得离远点，以便有时间清楚地听到回声。我们知道，声波的传播速度为340米/秒，如果我们想在半秒后就能听到回声，我们应站在障碍物前面85米的地方。

虽然说回声只是某种声音通过某一空旷的空间在一定程度上反映“真实的自己”，但不同的声音的回声清晰度明显不同。森林中猛兽的长吼声、嘹亮的号角声、轰隆隆的雷鸣声或是山坡后一女孩甜美的歌声，它们都会得到各不相同的回声。不过，要得到清脆悦耳的回声，原声音就得很尖锐、断续，它们几乎成正比。我们最好听拍手掌的回声，因为人的声音一般都很低沉，不那么响脆，特别是男人的；孩子和妇女的声调一般很高，她们的声音比成年男人的要清脆多了。

通过声音在空气中的传播速度，我们可以直接测量远处物体的距离，而不必靠近物体。儒勒·凡尔纳在他的小说《地心游记》曾精彩地描写过这一测量方法。在地心旅行，两位地心旅行家教授和他的侄子走散了。他们四处寻找对方，后来幸亏听到了对方的说话声，才正确判断彼此的位置，又走到一起。在这一过程中，他俩之间有一段精彩的对话（注意故事是以侄子的口吻叙述的），我们来看一看：

“孩子，出了什么事？”没过多久，我就听到了叔叔的回答。

“那好，你把它拿在手里，一边喊你的名字，一边同时记下秒针的读数。我一听到你的名字，就会立即重复喊一声你的名字，你听到我的声音后要立即记下秒针读数。”

“嗯，明白了。我听到你的喊声与我发出的喊声之间的时间的一半，就是你我之间声音的传播时间。你那边准备好了吗？”

我将耳朵紧贴着墙壁，喊了一声自己的名字，并立即记下秒针指数。一听到“雅克谢提^[1]”传来，我就记下读数。

随后，我听到叔叔说：“声音从你那里传到花了20秒。声音的速度每秒钟340米^[2]，那就是我们之间相距7千米左右。”

如果你能完全明白这段话的内容，那么对于同一类问题，你就能轻而易举地解答了。

此刻，我看到远处的火车开始在吐白烟，一秒半后，我就听到了响声如雷的汽笛声。很快，我就算出了火车离我多远。想必，此时你也会算吧。

我们可以把树林、高墙、大型建筑、高山等等凡是能反射声波的障碍物，看成声音的镜子，因为它们能像平面镜反射光线那样反射声波。

当然像反射光波的镜子一样，反射声波的镜子可不是只有平面镜，还有凹面镜、凸面镜。而声波的凹面镜也能将声波聚集在它的焦点上，让声音听起来更响亮。

取两只盘子，我们来做一个有趣的实验。首先将一只盘子平放在桌面上，用手拿一块机械表放在盘子上方，距离盘子要近，几厘米高就行。将另一只盘子举起来，侧着放在耳边，如图10-3所示。只要调整好手表、两只盘子和耳朵的位置，你可以多调试一下，你就会成功地“误听”到从耳边的那个盘子发出的滴答声。如果你闭上双眼，这个错误的判断更会误导你，让你相信手表就拿在耳边的那只手上，如果那时你仅凭听觉来辨别手表在哪只手上，左手还是右手，你很可能就会出错。

中世纪的建筑师们在设计大型城堡时，常利用声音的反射原理，有意地在室内设计一个声音凹面镜，并把一尊半身人像放在其焦点上，让人们误以为声音是从石像嘴里发出的。当然，有的也利用隐藏在墙壁里的传声管，巧妙地把石像安在传声管室内端的焦点上，也能获得同样的效果。

图10-4　会说话的半身像，它经常出现在古代城堡筑里面（此图摘自一本1560年出版的书中）

图10-4所画的就是利用传声管制造成声音怪事的设计图，它出自十六世纪的一本古书，这个装置真可谓是异想天开：通过外接的传声筒，拱形的天花板能把外面的各种声音传送到大厅里的石膏人像的嘴上；而暗藏在建筑物里面各种巨大的声音凹面镜，能把大厅的声音聚集在石膏像的附近。诸如此类的设计装置很多。当然，它们的目的相同，就是让走进这个房间的客人们感觉，那个石膏人像真的能说会唱。

如果你经常去各种影剧院和音乐厅，你肯定有这种体会：在有些大厅里，即使坐在最后一排的座位上，也能很清晰地听到台上演员的对话和音乐的声音，可在有些剧院大里厅，即使你坐在前排，你也听不清台上的声音。对于这些现象，有一本讲解声波及其应用的著作作了很好的解释：

在建筑物内部，无论发出什么声音，这个声音从声源传出后，都会持续相当长的时间；经过多次反射，它会围绕整个房间转好几圈。如果在此时，有另外的声源发出声音的话，听众往往不能清楚地一一分辨它们。我们假定某人发出的声音能持续3秒钟，又假定他每秒发出3个音节，如此一来房间里就同时存在9个音节。在这种相当糟糕的噪声环境下，听众可能根本就听不清讲话者要表达什么。

此时，讲话者应该放缓语速，一字一顿地讲话，并降低说话的声音。可在实际生活中，他往往会提高嗓门，更大声地讲。这样的结果，就会让噪声更强。

在不久前，如果建筑师能建造出音效良好的剧院，人们还认为是他的运气好。如今在对声学有足够的了解以后，人们已经能够有效地消除剧院里影响听觉的回响现象（物理学上称这种为交混回响）。当然，本书不去探讨这个深奥的问题，这些让建筑师们去做。我们在此要说的只是消除交混回响的方法，就是建造某种墙壁能吸收多余的声音。最好的、最简单的吸收声音的方法就是打开窗户，人们甚至把一平方米的敞开的窗子所能吸收声音的量，作为吸收声音的计量单位。当然坐在剧院大厅里的观众也能吸收声音，只是他们吸收声音的能力不及敞开窗户的一半，也就是每个人吸收声音的量不超过0.5平方米敞开的窗户。一位物理学家曾这样解释这个问题，他说，观众对演讲者演讲声音的吸收，完全可以依照“吸收”一词的表面意思来理解。照他的话，我们可认为大厅越空旷对演讲者越不利，这句话也可以完全照它的表面意思来解释。

不过在实际应用中，如果吸收交混回响的能力太强了，观众同样听起来就不那么清晰。一方面，吸收太强，就会降低声音的强度；另一方面，交混回响作用太弱，观众会觉得声音断断续续，而且听起来也很枯燥。看来交混回响的作用是把双刃剑，持续时间太长、太短都不好。那么交混回响的持续时间到底要多长才合适，要视各个大厅的具体情况而定，它一般在设计大厅时就事先预设好了。

如果你足够细心，剧院里还有一样设备在物理学上特别有趣，那就是演讲台上的台词厢。你是否发现台词厢的形状有一个共同点，那就是它们的形状，都是凹面形。确切地说，台词厢就是一种声学设备，它有两个作用，一个呢，就是阻止演讲者的声音直接传到台下的听众；另一方面就利用台词厢的凹面，能把声波集中反射到舞台上。

人们一直想好好利用回声，让它为人类造福，可这种愿望一直迟迟未能实现，直到后来想出利用它测量海洋的深度，才让它大显身手。这个想法的出现纯属偶然。1912年，人类海难史上最严重的一次沉船事件发生了。当时世界上最大、最豪华、被誉为永不沉没的邮轮“泰坦尼克”号，在它第一次出航时撞上了冰山沉没了，船上乘客绝大部分葬身于冰冷的大海中。于是，为了确保航行安全，人们试图利用回声及早发现航线前方的冰山。不过，这个方法并不奏效，但在应用时发现它能有效地测量海洋的深度。就这样，回声找到了用武之地。

图10-5就是利用回声测量装置的简图。将一个弹药箱放在船舱的外侧，让它靠近船底。点燃弹药箱的火药，它们就会发出噼啪的响声。响声通过水面传播到了海底，随后从海底反射到船底一个能接收它的灵敏仪器上。用一只很精准的时钟分别记下声音产生的时刻和回声传回的时刻，根据　时间差和声音在水里的传播速度，我们就能轻松求出海底反射面的距离，也就是测量出了海洋深度了。

人们将这种测量海洋深度的装置叫作声呐，如今它在海洋测量中已获得广泛的应用。这之前，人们要测量海洋的深度，得让船只保持不动，而且每次得花好长时间。测量的仪器也很笨重。一端系着沉重测量锤的长绳从它缠绕的大绞盘上放下，随着测量锤往海底深处沉降，这个垂直下沉的过程有点慢，每分钟大约150米；要是把它拉上来呢，就更慢了。如此算来，要是海底深3000米的话，测量一次得花45分钟以上。如果用回声测深器，这样的深度，几秒钟就可以解决。不仅船只可以照常航行，并且测量结果也要精准得多。据现在最新的测量数据分析，其测量误差不足

米，这相当于测量时间计时达到了

秒。

声呐能有效地、精准地测量出海洋的深度，这不仅大大促进了海洋学的发展，更有利于船只在浅海里航行靠岸，确保航行的安全。回声测深器能又快又准地测量水深，人们就能及时知道海底的情况，自如快速地靠岸了。

话说回来，现在的声呐已经不是一般人耳能听见的声音了，而是采用超声波，它的频率非常高，每秒达几百万次，这个频率的声音人耳无法分辨。这种声音是由快速交变电场的石英片产生的。

昆虫在飞行的时候发出的嗡嗡声是怎样产生的？为什么这个声音只有昆虫在飞行时才会有？其实它们身上并没有什么特殊器官用来发音，之所以会发出嗡嗡的声音，是因为它们在飞行时，每秒钟翅膀要振动几百次。而振动翅膀就得振动翅肋下的膜片，如果膜片一鼓一缩的频率足够大，能达到每秒16次的话，就会产生高低起伏的音调。

那么，我们又如何才能知道昆虫每秒钟振动多少次翅膀呢？这事并不难，只要用耳朵听就行。根据我们听到的昆虫发出的嗡嗡声的音调高低，就可判断它每秒钟振动了多少次翅膀，因为一定的音高对应一定的频率。我们前面第一章时曾讲过时间放大镜，在它的帮助下，我们从而得知昆虫每秒要振动多少次翅膀。昆虫每秒振动翅膀的数值几乎完全固定，要调节飞行方向，它们只是改变振幅的大小，再就稍稍倾斜翅膀就行了，只有在气温特别低的时候，它们才偶尔增加振动频率。由此可见，昆虫的音调在飞行时总是固定的。

我们来了解一下一些昆虫翅膀振动的次数：苍蝇每秒振动翅膀352次，相当于发出F调音。山蜂每秒振动翅膀220次。蜜蜂不带花蜜空飞时每秒振动翅膀440次，发出A调音，带着花蜜飞行，每秒只振动330次，发出B调。甲虫飞行时，翅膀振动的频率小，发出的音调比较低。讨厌的蚊子翅膀振动的频率很大，每秒达500～600次，其响声又大又刺耳。不过为了让你对上述数据有一个更深入的了解，我告诉你一个你意想不到的数据：螺旋桨飞机每秒旋转只转25次。

我们的听觉有时很奇怪，常会出于某一原因，判定某种轻微的声音可能来自远处，而不是出自附近，那么这个声音听起来就要响亮一些。其实我们的听觉经常会产生这样的幻象，可惜我们平时都不曾在意而已。

美国著名心理学家威廉·詹姆士在他著作《心理学》中曾提到过这样一个有趣的事例，我们来看一下他的描写：

一天夜里，夜阑人静，我静静地坐在书桌边看书。突然，房子前方传来一阵惊人的响声，随后，响声沉寂了下去，没多久，又响了起来。我跑到客厅，想清楚地听听这响声源于何处，却没听到响声。我只好回到房里，刚坐下还没有看两行书，这响声又响起了，这次它来得很猛烈，就像决堤的河水一般四面包围着我，向我涌来。我心中烦躁极了，再次跑到客厅，想寻个究竟，可一到客厅响声又听不见了。

在客厅坐了一阵，心平静下来后，我又回到房间，突然，我发现了响声来自何处。原来，它们是那只睡在地板上的小狗打鼾时发出来的！……

而且更有趣的是，一旦我找到那个使我心烦的噪声之后，尽管小狗还在打着鼾，我再也不会感觉鼾声刺耳了。原来的幻觉，也不再出现了。

在日常生活中，读者也许会有同样的体验，想起与此例相似的经历来。我可多次遇到这种情形。

在判断一个声源体在哪儿时，我们往往更容易犯方向上的错误，而不是距离上的。

如图10-6所示，利用声波传到双耳的时间差，我们能很好地辨别枪声来自何处。可是如果声源位于我们正前方或正后方，如图10-7所示，我们的双耳就好像失去判断能力一样，感觉前方的枪声好像是从正后方传来的。

遇到这种情况，我们只能根据声响的强弱，判断枪声的距离。

我们还是来做一个小实验，以便更能体会这些常识。找一个朋友，蒙上他的双眼，让他坐在房间中央，记得让他安静地坐着不要动弹，更不能转动头。这时，你站在他的正前方或正后方，一手拿一枚钱币，互相敲击。然后，你问你的朋友你在何处敲硬币。他的回答会让你惊讶不已。你明明站在他的正前方，他会说你在后方；而在他后方，他会说你在前方；总而言之，他说的方向恰恰与你的位置相反！如果你站的位置不在他的正前方或正后方，他的判断出错的机会就没那么大了。这些现象我们应该很好理解，如果声源离我们一侧的耳朵比另一侧近，那么这侧耳朵会先听到硬币敲击声，而且听到的声响相对较大一些。根据这两点，我们就能正确判断声源的位置。

上面的小实验也能很好地解释，为什么我们在草丛中找蟋蟀时，不容易找到它们。蟋蟀的响亮叫声明明在你右边草丛时，在离你只有两三步的距离。可是，你扭头朝那边找去时，不但什么也没有找到，反而，那叫声变得从你左边传来的了。如果你又往左边转，可是叫声好像又从第三个地方传来。有趣的是，你的头转动得越快，那位歌唱家好像跳动得越快。其实，蟋蟀并没有动，它一直待在原地歌唱，之所以它会出现“一会儿跳到这儿，一会儿蹦到那儿”的现象，只不过是你的幻觉在作怪。之所以你会犯错，在于蟋蟀的位置正好位于你的正前方或者正后方。现在我们知道我们更容易犯方向上的错误了：明明蟋蟀在正前方，却错误地认为它在正后方。

由此我们可以得出一个结论：如果我们要正确判断草丛里的蟋蟀的叫声、树上杜鹃的鸣啼来自何处，记得一定不要让身体正对着声音的方向，而要侧身对着声音的方向。日常生活中“侧耳倾听”的成语，就告诉我们这个道理。

生活中有些很平常的事，其实也很奇怪。例如，在自己啃饼干或吃烤得很硬的面包时，我们会听到很响的咀嚼声，可是我们身边的朋友也在这么做，他却没发出什么声音。这位朋友咋就能吃得这么文雅，可他好像跟我一样，也在用劲地咀嚼呀？

其实，你的朋友的感觉和你一样，因为这种声音只有自己才能听见，别人听不见。原来我们头部的骨骼，也会像坚硬的物体一样传导声音，在这种密实的介质里，声音会极大地增强，大到让我们难以想象的程度。牙齿咬碎饼干或干面包的声音，传到别人耳朵里的声音很细小、微弱，因为稀薄的空气不会放大它；可是，通过我们的头骨，咀嚼饼干或面包的撕碎声传到我们的听觉神经里就会变成非常大的响声。如果你手头刚好有一块机械表，我们还可以做一个类似的实验：用牙齿咬住手表的表链，双手捂紧双耳，你会听到，平时很清脆、微弱的滴答声突然变得像敲战鼓“咚咚咚”，一下子变强了好多倍！

据说音乐大师贝多芬双耳失聪之后，就是采用骨传导的方式来听钢琴演奏的。他用嘴咬住一根金属棒的一端，另一端呢，搁在钢琴上。其实生活中，那些听觉神经还完好的聋子，不借助什么，也能跟着音乐的节拍跳舞，因为音乐的节拍可通过地板传入他身体骨骼，从而进入他的听觉神经。

无论谁初次听到“腹语”都会惊讶不已，其实呢，这种技术只是合理利用了听觉的几个特点，用一点小技巧表达出来而已。我们就谈谈这种让人闻声色变的“腹语术”，揭开它神秘的面纱。

甘普松教授曾介绍过一些声现象：

如果一个人站在屋脊上说话，屋内的人听起来就像他在说悄悄话似的。他要是边说边向屋顶边缘走的话，他的声音听起来就会越来越小。这时，坐在屋子下某个房间的我们，没有办法判断他的声音来自何方，也没办法判断他离我们有多远。当然，我们可以根据声音的变化得知这个人正在离我们远去。如果这个声音说：“我正在屋顶走动。”我们可没有理由怀疑他的话。如果，这时外面有一个人开始跟屋顶上的那个人说话，双方的问题都合情合理的话，那么屋内的人对他们对话就会产生各种错觉，这是很正常的事。

说穿了，腹语者正是巧妙地利用上述现象来进行表演的。腹语者同时扮演两个角色，当轮到类似屋顶那样的角色说话时，他就会小声嘟噜；而轮到位于地面上那人说话时，他就声腔正圆地大声地说，以此来强调他正在跟远处的某人说话。

这样一来，无论他说话的内容，还是类似屋顶人说话的内容，都会让我们产生更多的错觉。显然，这个骗术的要旨在于，我们假想在远处说话的人的声音其实就是舞台上那个人发出来的。也就是说，它完全相反于我们错觉的方向。

说到此，我们需要更正一下，“腹语者”这个称呼有点名不符实，因为他的声音并不是真的从腹部发出来的。为了让观众没法看清假想远处的人说的话出自他之口，他会采取很多小伎俩。

首先，他会双手做各种手势以吸引观众的注意力，或者把身体侧向一旁，似在倾听某人说话，再就双手捂着耳朵，等等，这种做的目的只有一个，就是不让观众看见他在动嘴。如果实在没法遮住脸，达到隐藏嘴唇张合的动作，那他也会表演一些动作，这些动作不得不动嘴。就这样，他巧妙地用嘴发出了含糊不清、微弱的声音。由于观众根本没看见他的嘴唇在运动，于是乎就错误地以为声音是从他身体某处发出来的。正因如此，人们才称他们为“腹语者”。

现在我们知晓了，所谓腹语者的“神奇本事”只不过是利用我们的错觉，让我们没法准确判断说话者的方向和距离。在平时的生活中，我们只要对声音的方向和其距离有个大致的了解就足够了，没有必要去仔细分辨。虽然说在这方面我们曾犯下过很多低级的错误，其实也很清楚腹语者的伎俩，但我们在本能上却很难克服这些错觉。古人云，“耳听为虚，眼见为实”，也许正是对此的提醒。

[2]作者可能有些疏忽，误认为地心里的两点之间全是空气，其实地心里，两点之间极可能相隔着岩石，而声音在岩石中传播的速度远大于340米/秒。