神奇的『刁尼秀斯之耳』

如果你是一個愛觀察、肯思考的讀者，你會發(fā)現(xiàn)生活中的種種神奇現(xiàn)象，而探索這些現(xiàn)象背后的奧秘則能讓你領(lǐng)略到神奇面紗下科學(xué)的無盡魅力。

——編 者

這是一個發(fā)生在古希臘的故事。

意大利有個西西里島。古希臘時代，統(tǒng)治者在西西里島上開鑿了一個巖洞作為監(jiān)獄。監(jiān)獄生活很糟糕，關(guān)押在巖洞里的犯人們不堪忍受，紛紛想越獄逃跑。一次，他們計(jì)劃越獄暴動。為避開守在洞口的看守的耳目，他們便在晚上偷偷聚集在巖洞很靠里的一張石桌旁，小聲地議論越獄和暴動的辦法。可是，他們商量好的計(jì)劃很快就被看守知道了。看守提前采取了措施，犯人們的計(jì)劃流產(chǎn)了。后來，犯人們又幾次計(jì)劃越獄逃跑，但都被看守提前知道了。犯人開始互相猜疑，認(rèn)為一定是他們中間出了叛徒。但是不管他們怎么查找，也查不到告密者是誰。

這究竟是怎么回事呢？

原來，這個巖洞可不是隨意開鑿的，而是一位叫刁尼秀斯的官員專門設(shè)計(jì)的。這個巖洞采用了橢圓形的結(jié)構(gòu)，里面的石桌也是特意安排的。這種特殊的結(jié)構(gòu)，使犯人在石桌旁小聲議論的聲音，也能通過反射清楚地傳到洞口看守的耳朵里。后來，人們就把這種設(shè)計(jì)叫做“刁尼秀斯之耳”。

橢圓真的有那么神奇嗎?那什么是橢圓?究竟是橢圓的什么特殊性質(zhì)能使犯人屢次上當(dāng)?

橢圓是一種看起來非常漂亮的閉合曲線。橢圓很好畫。園藝工人修建橢圓形花壇時，先在地上釘兩根木樁，然后找來一根長短合適的繩子，把繩子的兩端分別系在兩根木樁上，再找一根短棍把繩子繃緊成折線。隨著繃緊繩子的短棍在地上移動一周，就能在地上畫出一個橢圓來。

從上面的畫法可以知道：若一個動點(diǎn)到兩個定點(diǎn)距離之和保持定長，則動點(diǎn)畫出來的圖形就是橢圓。那兩個定點(diǎn)叫做焦點(diǎn)。

“焦點(diǎn)”一詞來源于希臘文，原意是“爐子”“火”。那么，橢圓的焦點(diǎn)和爐子、火有什么關(guān)系呢?原來，橢圓有一個重要性質(zhì)：從一個焦點(diǎn)上發(fā)出的聲音、光或熱，經(jīng)橢圓反射，可以聚集到另一個焦點(diǎn)上。神奇的刁尼秀斯之耳，就利用了橢圓的這個性質(zhì)。刁尼秀斯設(shè)計(jì)的巖洞監(jiān)獄，其中一面墻修成橢圓形，石桌恰好放在橢圓的一個焦點(diǎn)處，而守在洞口的看守人則在另一個焦點(diǎn)處。所以，盡管犯人說話的聲音比較小，距離看守也比較遠(yuǎn)，但聲音能通過橢圓墻壁的反射聚集到看守那里，看守就能清清楚楚地聽到犯人的議論了。

如果有一面橢圓弧形狀的墻，你從一個焦點(diǎn)向墻上任何地方踢球，反彈回來的球都會朝著另一個焦點(diǎn)滾去。

古希臘人還修建過橢圓形的音樂廳，并把演奏臺設(shè)置在其中的一個焦點(diǎn)處。他們認(rèn)為，這樣的設(shè)計(jì)能使一個樂隊(duì)演奏的聲音從兩個焦點(diǎn)發(fā)出，相當(dāng)于有兩個樂隊(duì)同時演奏，音響效果好。但實(shí)際上，這樣的音樂廳并沒有多大的實(shí)用價值。因?yàn)樵谝魳窂d中，除了在另一個焦點(diǎn)上能聽到較大的聲音外，其他位置上聽到的聲音都不大。

（摘自《探索形狀奧秘》）