雖由人作宛自天開蘇州園林的科學之美

“江南園林甲天下，蘇州園林甲江南”，江蘇省蘇州市素有“園林之城”的美譽。蘇州園林是中國傳統文化的瑰寶，亦是著名的世界文化遺產，以其獨特的景觀和精致的設計聞名于世 。蘇州古典園林的歷史十分悠久，最早可上溯至春秋時期。

蘇州園林的魅力還體現在它所蘊含的科學之美，園中包含著豐富的科學知識。現在，就讓我們一同踏上蘇州園林的科學探索之旅吧！

拙政園中的生態系統示意圖（供圖/趙艷霞）

蘇州園林的生態之美

蘇州園林是生態平衡的杰出代表。以著名的拙政園為例，它是如何維持生態平衡的呢？

在拙政園中，不僅有美麗的建筑和精心布置的花園，還有許多不同種類的植物和水體。這些元素相互作用，形成了一個復雜的生態系統。鳥類在樹上筑巢，魚兒在池塘中自由穿梭，各種昆蟲在花叢中翩翩起舞。植物、動物、微生物與環境共同作用，形成了一張具有生態價值和美學價值的生命之網。

這些生物和環境的相互作用，增加了園林的生氣、維持了生態平衡，每一種生物都在這個奇妙的生態系統中扮演著重要的角色。蘇州園林的生態平衡讓游客不僅能欣賞美景，還能感受到自然的和諧。

蘇州園林的植物之美

蘇州園林中的植物不僅是景觀的重要組成部分，也是整個生態系統的核心——園林中的植物通過光合作用將二氧化碳轉化為氧氣，為游客提供了清新的空氣。在光合作用過程中，植物吸收太陽光，將二氧化碳和水合成有機物，同時釋放氧氣。這個過程不僅讓植物收獲了成長的養料，還改善了園林中的空氣質量。靠近園林中的植物，你可以感受空氣的清新，這是植物通過光合作用給予我們的饋贈。

蘇州園林中的植物不僅因其獨到的觀賞性令游客沉醉，還為鳥類和昆蟲提供了食物和棲息地，成為生態系統中的關鍵組成部分，維護了生態平衡。

蘇州園林的“活水”之美

水，是蘇州園林中極為關鍵的構成要素，在造景手法中占據著重要位置。你也許聽說過，水有“活水”與“死水”之分。簡單來說，兩者可以從它的流動性進行區別。一般情況下，“活水”指的是有水源且流動的水。流動的水具有一定的自凈作用，因此可以在很大程度上保障水質。

蘇州園林中的光合作用原理示意圖（供圖/趙艷霞）

在蘇州園林的設計過程中，布置水景時需要考慮的首要問題，就是水一定要為“活水”。園林中的水要與整個蘇州城的水系水網相聯系，讓水的引入和流出形成自然循環，從而得到良性發展。那在沒有機械設備的時代，人們是如何讓園林中的水流動起來的呢？

大自然，無疑是人類最好的老師。地球上各種形態的水，在太陽輻射、地球引力等的作用下，通過水的蒸發、水汽輸送、凝結降落、下滲和徑流等環節，不斷發生周而復始的運動，這便是自然界的水循環。受自然界的水循環啟發，古代匠人將這一原理運用到蘇州園林的建設中，成功地讓園林中的水流動起來。

園林中的水循環示意圖（供圖/趙艷霞）

園林中的水一般有3類來源，即地表水源、地下水源與時令水。園林中的水通過“引水”“借水”“掘水”與蘇州的河網水系貫通，河網水系中的水經過蒸發，被冷空氣凝結成水滴，以降雨、降雪的形式落回園林中，園林中的植物將吸收的水下滲，并通過徑流再次匯入河網水系中——這樣，園林中的水就與整個城市的水系形成了一個完整的循環系統。這樣的循環系統起到了水的氧化和過濾作用，維持了水的清澈和干凈，為游客提供了一種極具生態性的水景體驗。

蘇州園林的聲音之美

聲學設計也為蘇州園林錦上添花。蘇州園林利用聲音的傳播原理，給人們帶來大自然的天籟之音。在拙政園中，聲音的設計對于環境感受有著非常重要的作用，流水聲、鳥鳴和風聲交織在一起，創造出怡人的聲音環境。這些聲音在園林中傳播，與景觀相互作用，讓人感覺寧靜和輕松。流水聲如同柔美的音樂，鳥鳴增添了生機，微風的聲音則讓人感到舒適。聲音設計考慮了游客的感知，使其在園林中享受到愉悅的聲音體驗。那么，它是如何運用聲波的傳播原理來創造獨特的聲音環境的呢？

園林中聲波的折射與溫度關系示意圖（供圖/ 趙艷霞）

在拙政園中，我們可以實際學習和感受聲波的折射。聲波的折射，即聲速的不同所引起的聲波傳播方向的改變。溫度是影響聲速的一個因素，聲波會向溫度低的方向彎曲。因此，在夜晚或者清晨，地面溫度下降，聲波就會向地面彎曲。此時，如果對著反射表面（例如平靜的湖面）發出聲波，聲波就會沿傳播方向跳躍式傳播。例如，若對著水面說話，湖對面的人會聽得非常清楚。

在拙政園中，我們還可以發現聲波的散射現象。當聲波在傳播過程中遇到表面不規則、有起伏的障礙物時，將形成不定向的反射，這種現象被稱為聲波的散射。還有聲波的繞射（也稱為聲波的衍射，指聲波傳播過程中遇到障礙物時，部分聲波會繞至障礙物背后并繼續向前傳播的一種現象），“未見其人，先聞其聲”描述的就是聲波繞射的現象。

園林中聲波的散射示意圖（供圖/ 趙艷霞）

蘇州園林巧妙地運用陽光、植物、聲音、水等元素，創造了一個獨特、和諧的生態環境，反映了中國古代匠人對自然的深刻理解和尊重，向世人展示了科學與藝術的融合。希望這次科學之旅，能激起你對科學和自然的興趣，去發現更多的科學之美！

（責任編輯 / 代竹蕊? ?高琳? ? 美術編輯 / 韋英章）