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你還记得哈利·波特与蛇对话的神技能吗?你想听到动物心中的秘密吗?你想像动物一样敏感,能够预测风暴山洪的来临吗?如果我们能听到那些常人昕不到的声波,这一切就将成为可能。我们是怎么听到声音的?
声波始于空气中某些质点的振动,如拨动的琴弦、说话的声带等,这些振动会依次推动邻近的空气分子由近及远地传播出去,这便是声波的由来。由于振动质点的推动,使周围一些区域的空气分子变密形成高压区,而在后面留下稀疏的低压区。当这些疏密相间的压力波到达人耳时,就会与耳中的鼓膜等发生共振,引起神经末梢产生听觉感受。
哪些声波我们听不到?
自然界中每个物体都在不停地振动。小鼓的频率为80~2000赫兹;笛子的频率为300~16000赫兹;人们普通谈话的声波频率在200~800赫兹之间。传到我们耳边的声波有很多,但正常人的耳朵只能听见频率在20~20000赫兹之间的声音,那些频率超过20000赫兹的声波称为超声波,低于20赫兹的声波称为次声波。
为什么人类听不到超声波和次声波呢?因为只有20~20000赫兹的声波才能与人耳的某些部位发生共振,共振使振动能量加强,人耳才能从中鉴别出那些能量最强的声波,从而让我们听到。
听不见的声波就在我们身边
人和大多数动物都是不断以大约8赫兹的频率进行着节律运动,各种器官振动频率也较低,例如人的头部振动频率为8~12赫兹,腹部内脏的振动频率为4~6赫兹。如果次声波的振动频率低于10赫兹,就可能引发器官的共振。频率在7~8赫兹间的次声波非常危险,因为了赫兹正好是大脑阿尔法节律的频率。如果次声波与人体器官共振,不仅会使人心烦意乱、头晕目眩,还可能使人神志不清、癫狂瘫痪,甚至会因内脏器官破裂而死亡。这正是次声波武器的基本原理。自然界的剧烈变动往往伴随着强烈的次声波,如火山爆发、地震、极光等;一些动物可以发出次声波,如大象、河马、鳄鱼等,它们同类之间的交流语言就属于振动较慢的次声波;而马、狗、老鼠等动物则可以听到部分次声波。自然界的蝙蝠、海豚、蟋蟀、蝗虫、蚯蚓、鲸等动物多是用振动极快的超声波来定位和交流的。
假如听到了那些听不到的声波
探寻大自然的秘密与心跳
2004年爆发的印度洋海啸让20多万人丧生。但奇怪的是很多动物却在海啸来临之前安全逃离。一些幸存者表示,家中饲养的动物早在海啸发生之前就表现出异常举动,开始逃离海边。来自德国马克斯·普朗克动物行为研究所和康斯坦茨大学等机构的科学家们,专门在位于地震高发区的马、狗、老鼠等动物身上安装传感器和生物记录仪,他们经过跟踪研究发现,即使是非常微弱的地震,这些动物们也可以在地震发生之前准确感知,且地震越强烈,动物感知时间就越提前。这些动物具有提前感知人类难以觉察到的某些波的能力。
假如人类也能时刻听到这些大自然的心跳和呼吸,那我们不仅可以逃离自然灾害,还可以分析地球的内脏和宇宙的构成,并为破解外星生命与未知信息提供可能,甚至可能捕捉到星座诞生的秘密和宇宙的脉搏。
破译动物的交流与想法
研究发现,大象的鼻腔可以发出频率很低的次声波,它们一般在傍晚联系其他的象群,因为这时空气层由于温度变化可将大象发出的次声波折射回地面,这样传播的距离比直接通过地面传播的距离要远得多,可以达到几十千米。大象用脚反复踩踏地面,发出次声波,可以和远在数千米以外的同伴交流。鳄鱼在求偶期间会在水面靠振动背部发出次声波,能让远处的异性感觉并做出回应。如果我们人类也能听到各种动物的交流,那我们就可以观察、模仿和学习,并从中找到它们交流的习惯与规律,这样不仅能懂得动物的言行,而且还可以跟它们自如地交流。
成为名副其实的“千里眼、顺风耳”
根据达尔文的进化论,可能远古人跟大多数动物一样能听到一些次声波或超声波。不过,由于自然界刮风、下雨、动物活动等都会产生声波,人类每天听到的声波就太多了,而且次声波与超声波会“吵”得人受不了,这样人耳经过自然选择可能主动放弃太吵的声波而进化,从而具备了对某些声波的“免疫功能”。假如人类能听到各种声波,那我们就成了名副其实的“顺风耳”,不过每时每刻都需要分析处理这些庞杂的声波信息,也是项浩大的工程,好在可以利用计算机人工智能来帮我们分析处理。
虽然我们的耳朵感知的声波有限,但我们的想象和智慧却是无穷的。科学家已经发明出许多检测和利用次声波及超声波的产品,但还不能完全满足大家的好奇和需要,还需要我们持续研究和深入探索!
(责任编辑/徐沐妍 美术编辑/李子夜)