平原上说话居然有天然共鸣声学效果超过天坛“圜丘台”———

　　这是一项在世界上都不可多见的自然奇观。

　　最近，河北省首富县级市迁安发现一处天然形成的、发声即可共鸣的“天心石”。此前，无论是历史文献，还是国内外媒体都还没有相关记录。

　　今年4月，北京大学环境学院教授、博士生导师于希贤带着几名博士赶赴现场，多方取证，试图揭开藏在“河北版”天心石下的奥秘。

　　施工无意挖出神奇地段，平原上竟然出现回音现象。

　　今年3月下旬的一天，河北省迁安市城建局局长高怀军给我打来电话，讲述了这样一个罕见的“自然奇观”：

　　该市大伍里乡修建政府大楼，在开挖地基时，乡党委书记李晓波突然发现有一个半径约20厘米的地方“情况异常”———在那里小声说话居然会产生强烈共鸣，范围之内的人都能听到阵阵回音；走出这个区域，哪怕只离开半步，共鸣的声音就会消失……

　　这一现象很快引起当地政府的注意。在接到报告之后，迁安市市委书记姚自敏和市长李桂东立即展开了实地调查，提出了“停工”、“保护”的建议，并委派城建局局长高怀军邀请专家做现场鉴定。

　　高怀军找到了我，希望我能够赶到当地进行考察。

　　4月的一天，我带着几个研究生，从北京赶往河北迁安。

　　不是一般意义上的“建筑回音”。

　　在当地官员的引导下，我们赶到了现场。

　　我们领略了这块“神奇之地”。在那块看起来平淡无奇的平地上，我们彼此的交谈，都能听到响亮的共鸣，良久稍歇。

　　在观察周围环境之后，我们首先排除了“建筑回音”的可能。因为周围开阔平旷，在很远的地方才有山、有高大的建筑物。

　　那么，究竟是什么因素造成了这样一种不同寻常的“共鸣奇观”呢？就像其他人一样，在探索这个问题时，我们这些初来乍到的人无时无刻不被现场情景感染着。

　　我们随后了解到，此地位于在大伍里乡规划区域之内，并恰巧处在乡党政机关办公建筑至当地商业贸易广场的一条南北中轴线上。

　　据李晓波书记介绍，这条中轴线，也不是刻意测量确定的，而是在不经意之间划定，后来有人看出轴线为正南正北，经测量后，其子午方向分毫不差。

　　而对于我来说，这么响亮的共鸣回声效果，不禁让我联想到600多年前建造成的天坛“天心石”。

　　天坛“天心石”指的是圜丘坛上层坛面的中心石。从中心石向外，每层有9环扇形石扳，每环依次加9块，共3402块。它们大小一致，形状相同，安装严丝合缝，虽经数百年风雨侵蚀，依然平整如初。当人们站在天心石上轻唤一声，可马上听到响亮回音，这是中国建筑史上的奇迹。

　　河北版“天心石”应当是另一种机制所形成的共鸣。

　　天心石引起共鸣的科学原理是这样的，自圆形台面中心（圆心）天心石上发出的声音，声波沿台面半径向四方传播，碰撞到坚实的圆弧形栏板墙表面（声波反射体），形成声波反射，这周围圆弧形的反射声波又集中到圆弧的中心，因此产生声波回荡。

　　声学专家测定从发声到声波再一次回到弧心（天心石）处，仅0.07秒。这使人们的听觉，几乎分辨不出听到的声音是原声还是回音。往往听到了的声音是原声和回音的叠加。这就使研究天心石发声的人，产生有着无限想象的空间。

　　天坛天心石的共鸣声是用人工设计建造而成，而河北迁安大伍里乡的“天心台”是天然形成。这种天然共鸣现象，并不是人工圆形回音壁形成的回声汇集，它应当是另一种机制所形成的共鸣。

　　我想，大伍里乡的“天心台”，在声学上是一种共振现象：当人站立在共振之地，振动体在周期变化的外力作用下，当外力的频率与振动体固有频率很接近或相等时，振幅会急剧增大，此时空中就会产生出比周边增大几倍甚至几十倍、上百倍的声响。

　　发生共振时的频率称为“共振频率”。这样的共振，如同弦乐的琴弦和琴筒之间的关系。

　　“共鸣石”下是否有像共鸣器一样的地质构造？

　　所谓共鸣器，就是在声波作用下可以发生共振现象，而使声音加强的物体或者空腔。许多乐器的制作，都必须利用共鸣器的原理。比如音叉下面所附的木箱，实际上就是一个共鸣腔，它的大小必须能和音叉的振动频率相应，在使用音叉发出声音的时候，使相同的音叉琴身和琴筒都有共鸣现象。

　　德国的赫尔姆霍兹在1863年提出这样一个原理：耳液和耳蜗就是动物和人耳的共鸣器。这是由于人和动物的耳蜗基底膜上的纤维和周围的耳液共同发挥了如一组共振器的作用，较长的纤维会与较低频率的声波共振，就是耳蜗辨别声音的基础。而后，他的这一原理在一些生理实验和临床医学检查中得到了证明。

　　迁安市大伍里乡的“共鸣石”，会不会因为下面有着奇妙的空间构造才形成呢？如果要从这个角度提出假说的话，那么“河北版”的“天心台”就像是天地自然形成的一只“耳朵”，我们姑且称之为“天耳”或者“地耳”吧。

　　是否也跟当地地质特征有关？

　　迁安大伍里乡的共鸣声学现象，还有可能从微观粒子内部结构和其他固有性质的反映上进行研究，因为这里有丰富的铁矿。

　　迁安，是河北省著名钢铁工业城市。在考察中我们了解到，铁矿石产地距“天心石”所在地并不远。与此同时，附近有奇特的岩浆侵入性变质岩。即在水成岩磨圆度很好的鹅卵石堆上，由地下岩浆侵入而变质，形成胶结得很好的变质岩体，证明这里远古有火山活动。

　　那么会不会跟这里的地质特征有关呢？这些都有待于科学家做进一步的考证。

　　（2005-04-21　 转自： 北京科技报）

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