用聲音探測世界

自然界中許多動物是利用聲波的振動來感知世界的。如大象、水母等是根據災害天氣發生前傳來的次聲波，判斷暴風雨將來臨；蝙蝠、海洋中的鯨，則依靠捕捉自己發出的高頻回聲，來確定獵物或障礙物的位置；南極大陸漫長的冬夜還未褪盡時，回歸的雌企鵝已開始根據叫聲，從千萬個模樣差不多的雄企鵝中，找出自己的郎君。

先聲如何奪人

人同利用聲波探測世界的歷史同樣悠久。

據《墨經》記載，2000多年前，守衛城池的將士已知道將罌(肚大口小的壇子)埋在地下，然后令耳聰者“伏罌而聽”，再根據從地下傳來的振動，判斷敵人是否在挖地道。無獨有偶，古代歐洲人打仗時，也有在地下埋空瓦罐的做法。負責監聽的人，發現瓦罐中振動異常時，立即發出警報，以提前做好戰斗準備。因為人類祖先早己發現，聲音沿地面傳播的速度，比在空氣中來得快。

在通訊技術不發達的年代，養護鐵路的老工人，常將耳朵貼在鐵軌上傾聽，以判斷是否有火車從遠方來。因為沿鐵軌傳來的機械振動，比從空氣中傳來的聲音率先抵達。這種“先聲奪人”的傳播模式，觸發了英國科學家奧爾得姆的靈感。所以，他在1906年發現地震波在地核中傳播速度比地殼中慢時，很快做出地核可能呈液態的大膽判斷。其依據是聲波在固體中傳播比液體中快。奧爾得姆的理論雖不完備，但畢竟是第一次從科學角度揭示了地球的層面結構。這一觀點，為后來提出的、關于地磁場形成的發電機模型，奠定了基礎。

利用聲音探測世界

由于地質災害，如地震、滑坡、海嘯的產生原因十分復雜，所以，人類至今仍不能準確預報。俄羅斯科學家決定別出心裁，重新為古老的“伏罌而聽”法注入新鮮血液，使其脫胎換骨，以期在災害預報課題上有所突破。現在，他們在莫斯科市西南100千米的奧布林斯克市，在北高加索山城基斯洛沃茨克市，在勘察加半島上的彼得羅甫洛夫斯克市，已先后鉆出幾口深100多米的“孔洞”，在“孔洞”內配備了由電腦控制的“聲波傳感儀”，以長期監聽、記錄地層中各類振動的重要參數。俄羅斯科學家認為，將這些參數與地質災害現場所獲得的數據進行比較時，很可能發現帶有普遍性、規律性的東西，從而為準確預報各類地質災害工作，探索出一條新路。

為清除冷戰時埋在地下的1000多萬顆地雷，美國科學家豪普特和同事，正在研究一種新型激光探雷器，以實現遠距離發現這些暗藏的“魔鬼的種子”。豪普特等科學家的出發點是，聲波遇到物體將產生回聲，對不同的物體，回聲的振動性質不一樣。所以向雷區發射高強度聲波后，地雷、巖石和其他物體反射回的聲波性質完全不同。當這些振動傳到地面，進入豪普特研制的激光探雷器后，馬上顯示出各自波形。科學家只需比較波形特點，便能區分哪些是地雷?其構造特點如何?它們分布在哪里?

初步實驗表明，這種激光探雷器能迅速發現開闊地下面的地雷。只是在地形復雜或植被覆蓋率高的地方，其探雷效果仍需改進提高。

設在維也納的“吉布提監聽站”，是聯合國監聽全球性“核試驗禁令”執行情況的網絡中心，是全球最靈敏的監聽秘密核爆炸的裝置。雖說“吉布提監聽站”成立時間并不長，但是成績驕人：1998年印度與巴基斯坦的秘密核試驗；2000年俄羅斯“庫爾斯克”核潛艇爆炸沉沒；2003年“哥倫比亞”號航天飛機返回地球時突然分裂解體；2004年12月26日印度洋大海嘯；2006年朝鮮進行的地下核試驗所產生的振蕩波，均被設在吉布提的監聽裝置收聽到，并一一記錄在檔。

聲波信息中繼站

科學家正在研究利用聲波來傳遞電子郵件等信息。雖然聲波傳送信息慢，僅300KB/s，無法和我們常用的1MB/s、10MB/s調制器相比。不過，這可能是邁向成功的第一步。

2000年，美國海軍和本索斯公司的科學家聯手，統籌兼顧了聲音在水中和無線電波在陸地傳輸的特點，研制出一種“聲學解調調制器”。雖說一個“聲學解調器”只是一只寬4英寸、長26英寸的微型浮標。可是，當水面大量分布這種微型浮標時，效果就如同許多水陸信息中繼站了。當這些中繼站將接收到的衛星信號轉換為聲波集合體，傳送給在海底游弋的潛艇時，潛艇便可在不浮出水面，不升出天線的情況下，收聽衛星上的無線電信號、快速上網、收發電子郵件。

2000年底，美國海軍利用聲波信息中繼站，成功演示了有史以來第一份海底電子郵件。

在生理科學方面的運用

利用聲音探測世界奧秘方面，醫學專家、心理學家均有卓著表現。

2006年底，美國科學家在權威雜志上撰文說，將來醫生為病人檢查癌細胞是否擴散時，只須聽聽細胞的振動就可確知。而且這種方法靈敏度高，送檢的血液樣本中，只要不少于10個癌細胞，就能在30分鐘內被診斷出來。

因為他們研制的“光聲檢測技術”，可監聽黑色素瘤細胞在血液中產生的特殊振動，從而能在癌細胞擴散前做出診斷。研究人員說，當黑色素瘤細胞中的黑色素顆粒吸收激光釋放能量時，黑色素瘤細胞將隨著膨脹和縮小，于是發出特有的“噼啪”聲。計算機能根據聲音，將癌細胞與正常細胞區分開來。

近幾年來，心理學家發現善于用右腦的人，聽聲音可以辨別顏色，或浮現圖像、聞到氣味等。心理學家稱這種現象為“聯覺”，這是右腦具有的潛能。最常見的“色聽聯覺”，是低音引起深色，高音引起淺色。心理學家蘭菲爾德所做的“色聽聯覺”實驗表明：對同一個人來說，不同音符引起不同的色覺，而且音調和顏色聯系相當穩定，如c音符與紅色，d音符與紫色，f音符與粉紅色，b音符與非常明亮的銅色相互對應。

世界上的萬事萬物，小到微觀世界的分子、原子、細胞、細菌，大到宏觀世界各式各樣的生命、風風雨雨、地震、火山爆發，甚至宇宙中的行星、恒星和黑洞，都能發出或大或小，高低不同的振動聲，所以，我們可以利用聲音探測豐富多彩的世界，揭示大千世界的種種奧秘!

責任編輯 李 金