都是共振惹的禍

高育紅

任何物體產生振動后，由于其本身的構成、大小、形狀等物理特性，原先以多種頻率開始的振動，漸漸會固定在某一頻率上振動，這個頻率叫做該物體的“固有頻率”，因為它與該物體的物理特性有關。當人們從外界再給這個物體加上一個振動（稱為策動）時，如果策動力的頻率與該物體的固有頻率正好相同，物體振動的振幅達到最大，這種現象叫做“共振”。物體產生共振時，由于它能從外界的策動源處取得最多的能量，往往會產生一些意想不到的后果。

18世紀中葉，法國昂熱市一座102米長的大橋上有一隊士兵經過。當他們在指揮官的口令下邁著整齊的步伐過橋時，橋梁突然斷裂，造成226名官兵和行人喪生。究其原因是共振造成的。因為大隊士兵邁正步走的頻率正好與大橋的固有頻率一致，使橋的振動加強，當它的振幅達到最大以至超過橋梁的抗壓力時，橋就斷了。類似的事件還發生在俄國和美國等地。鑒于成隊士兵正步走過橋時容易造成橋的共振，所以后來各國都規定大隊人馬過橋，要便步通過。

在我國的史籍中也有不少共振的記載。唐朝開元年間，洛陽有一個姓劉的和尚，他的房間內擺著一個磬，常敲磬解煩。有一天，劉和尚沒有敲磬，磬卻自動響起來了。這使他大為驚奇，終于驚擾成疾。他的一位好朋友曹紹夔是宮廷的樂令，不但能彈一手好琵琶，而且精通音律（即通曉聲學理論），聞訊前來探望劉和尚。經過一翻觀察，他發現每當寺院里的鐘聲響起來時，和尚房里的磬也跟著響了。于是曹紹夔拿出刀來把磬磨去幾處，從此以后就不再自鳴了。他告訴劉和尚，這磬的音律（即現在所謂的固有頻率）和寺院的鐘的音律一致，敲鐘時由于共振，磬也就響了。將磬磨去幾處就是改變它的音律，這樣就不會引起共鳴。和尚恍然大悟，病也隨之痊愈了。

登山運動員登山時嚴禁大聲喊叫。因為喊叫聲中某一頻率若正好與山上積雪的固有頻率相吻合，就會因共振引起雪崩，其后果十分嚴重。

（千子/編輯）