怎樣才能知道地方上的黃鐘律管和中央的一樣呢?最公正的法官是聲音。中央派出的度量衡官員，只須吹響他帶去的標準的黃鐘律管，如果放在附近的地方上的黃鐘律管也跟著發聲，就說明它們是一模一樣的，這種現象叫做共鳴。如果地方上的黃鐘律管標準不一樣，或者哪怕有一點傷痕，共鳴現象就會消失或者大大削弱，官員馬上就可以查出來這個度量衡器具不符合要求，真是巧妙極了。

聲音怎么來計量

我們都知道，在國際單位制中，物體的質量是用"千克"來計量的，力的大小是用"牛"來計量的，那么聲音的計量單位是什么呢?在這一節中，我們就來共同了解一下聲音的計量單位，看看響度究竟是怎么回事。

聲音的強弱叫作響度。響度也就是聲音響亮的程度，是感覺判斷的聲音強弱，根據它可以將聲音排成由輕到響的序列。

響度的大小與聲音的振幅有關，但決定因素在于聲強。

聲傳播時也伴隨著能量的傳播，單位時間內通過的垂直于聲波傳播方向的單位面積的能量叫做聲強，它的單位定義為瓦／米2。響度由氣壓迅速變化的振幅大小決定，但人耳對強度的主觀感覺與客觀的實際強度其實是不一致的。比如，對于50赫茲的聲音，其聲強為5×10-6瓦／米2就能夠聽到，可是對于2000赫茲的聲音，需2×10-12瓦／米2才能聽到，雖然它們的聲強差2.5×106倍，但這兩個聲音的響度聽起來感覺基本相同。因此對于同一頻率的聲音，響度與聲強并不是呈線性關系：響度增大為2倍，聲強需增大到10倍；響度增大為3倍，聲強卻需要增大到100倍。

人們把對于強弱的主觀感覺稱為響度，這是根據1000Hz的聲音在不同強度下的聲壓比值，取其常用對數值的十分之一而定的，其計量單位為分貝(dB)。取對數值的原因是強度與響度的增加是真數與對數的關系，而不是我們通常所理解的正比關系。比如說，聲音強度大到十倍時，聽起來才響了一級(10dB)；強度大到百倍時，聽起來才響了兩級(20dB)。對于1000Hz的聲音信號，人耳可以感覺到的最低聲壓是2×10-5Pa，把這一聲壓級定為0dB，人耳聽覺的動態范圍為0～130dB，當聲壓超過130dB時人耳將無法忍受。

人對強度相等、頻率不同的聲音感覺是不同的；聲壓級越低，人的聽覺頻率范圍越小；聲壓級越高，人的聽覺頻率特性越平直。不論聲壓高低，人耳對3kHz～5kHz頻率的聲音是最為敏感的。人耳的聽覺頻率為20Hz~20kHz，這個頻帶叫音頻或聲頻。因此，頻率f<16~20Hz以及f>18~20kHz的聲音，不論聲級多高，人的耳朵都是聽不到的。大多數人對信號聲級突變3dB以下時是感覺不出來的，所以對音響系統常以3dB作為允許的頻率響應曲線變化范圍。

人耳對聲音的感覺，不單單和聲壓有關，而且還和頻率有關。比如說，同是百分貝聲壓級噪聲的空壓機與電鋸，電鋸聲聽起來要響得多。這是因為，聲壓級相同，頻率不同的聲音，聽起來響亮程度也不同。按人耳對聲音的感覺特性，依據聲壓和頻率定出人對聲音的主觀音響感覺量，稱為響度級，單位為方。

說起響度，自然就會想到聲音，鳥鳴對于人類來說無疑是最悅耳的聲音之一。有這樣一個有意思的現象，鳥類中有些鳥除了有自己特定的鳴聲外，還喜歡學其他鳥的鳴囀，科學家們把這種現象稱做效鳴。小嘲鶇就是這些喜歡效鳴的鳥類的佼佼者，英國人甚至把它叫做mockingbird，即為模仿鳥。它非常善于把其他鳥的鳴叫加到自己的鳴囀中，甚至可以達到以假亂真的地步。椋鳥是自然界中較為出色的效鳴能手，它們有時還能模仿小嘲鶇的聲音。一只椋鳥學會了足球裁判的哨聲，而另一只椋鳥竟然在第二次世界大戰中學會了德國V-1火箭飛行時的呼嘯聲。鷯哥也是椋鳥的一種，令人不可思議的是，它甚至還會模仿人類語言，唱京劇《蘇三起解》。鸚鵡學舌更是古已有之，《紅樓夢》中就曾描述過鸚鵡學林黛玉吟《葬花詞》。為什么這些鳥類喜歡效鳴呢?這對我們來說是難以理解的，但現在大家普遍認為，效鳴是這些鳥類為豐富它們的鳴囀所能采取的最有力最簡單的方法。那么，為什么鳥類要千方百計地使它們的鳴囀復雜化呢?這個問題至今仍沒有合理的解釋，需要科學家們進一步的探索和發現。

捕捉聲音的"指紋"

日本名古屋有一個專門綁架女大學生的罪犯。當他通過電話向受害人的家屬進行勒索時，警察錄下了他的聲音。在計算機中存有這個罪犯的聲音，因為他是一個有前科的罪犯。通過聲紋的對比確定了罪犯的身份，立即將他逮捕。

在通電話時，當把受話器拿起，大多數人在對方自報姓名前，就識別出對方了。如果是不認識的人給你來的電話，你也能判斷對方是男是女、年齡多大等等，并且聽對方談話時，還能察覺到對方的情緒。

這是由于每一個人說話都有自己的特點。人的發音器官可以用提琴來比擬。提琴有琴弦，還有琴箱的共鳴器。人的聲帶類似琴弦，人體內有許多空腔，例如喉腔、咽腔、口腔、鼻腔、鼻竇腔、顱腔和胸腔等，幾乎每一個空腔都參與共鳴。

聲音的放大是靠共鳴，當然主要的共鳴器是喉嚨和口腔。在氣流刺激聲帶振動的同時，其他的空腔也在做程度不同的振動，它們就像提琴的音箱，不僅把聲音放大了，而且使聲音既有特色又豐富多彩。男子發音較低(約500赫茲)，孩子和女子較高(約3000赫茲)。這些特色主要取決于這些共鳴器的形狀和大小。

人聲共鳴區的發現，首先是英國科學家佩哲特60多年前發現的，現在聲音分析技術的發展，可以用頻譜圖來表示共鳴區。借助電子計算機對這樣的聲譜進行仔細分析，著名的女高音歌唱家的聲譜里能清晰見到強力的女聲共鳴區。這是她們歌喉動人的奧秘。

世界上有幾十億人，每一個人的說話聲音都彼此不同。說話聲音也像指紋一樣，是每一個人獨有的標志，因此語音也常作為認定罪犯的重要證據之一。在鑒別語音時，先對聲音的振動情況加以分析，看一看它的組成，再把組成聲音的基本振動情況編成數字，這些數字不僅能標志出每一個人的說話特征，還能依據數字提供的振動情況，再把語音合成出來。這就是現代的語音分析和語音合成技術。

自動描繪聲紋的機器是1945年美國貝爾研究所的波茨塔博士發明的，叫聲譜儀，用聲譜儀描繪的圖形叫做聲譜圖。

聲譜儀的顯示方法，有"濃淡顯示"和"等高線顯示"兩種。它們都是以橫軸為時間、縱軸為頻率顯示波譜變化的。在表示濃淡時把波譜的大小用濃淡來顯示。在用等高線顯示時，就像地圖的等高線一樣。在表示相同波譜的大小的地方用線連接起來，相同大小的部分顏色深淺度相同。"聲紋"的名稱就是來自這種等高線顯示圖，貝爾研究所的波茨塔博士注意到它很像指紋，所以取名為"聲紋"。

研究聲紋并不只是用來偵察罪犯，還可以實現以聲音為鑰匙來提供有用的服務。就像《一千零一夜》故事里講的阿里巴巴口喊"芝麻，開門!"就打開了寶庫大門那樣，不僅在家庭，而且在電子計算機室和存有重要機密情報的地方，都能夠防止非指定人員入內。在采用電話購買東西時(從預付金中自動劃賬的方式)，如果通過聲音就能判斷購物者是不是他本人，那么就不必擔心信用卡落在他人手中，甚至連用信用卡都成為多余的了。

目前，電子計算機的聲音輸入發展很快，不久的將來鍵盤將變得多余，去掉鍵盤的計算機體積將大大縮小，屏幕像眼鏡一樣，計算機可以像衣服一樣穿在身上了。

次聲波殺人之謎

1890年，一艘名叫"馬爾波羅號"的帆船在從新西蘭駛往英國的途中，突然神秘地失蹤了、20年后，人們在火地島海岸邊發現了它。奇怪的是，船上的東西都原封未動，完好如初。船長航海日記的字跡仍然依稀可辨；就連那些已死多年的船員，也都"各在其位"，保持著當年在崗時的"姿勢"；1948年初，一艘荷蘭貨船在通過馬六甲海峽時，遭遇了一場風暴，風暴過后，全船海員英明其妙地死光；在匈牙利鮑拉得利山洞入口廊里，3名旅游者齊刷刷地突然倒地，停止了呼吸……

這些船員們是怎么死的?是死于天火或雷擊嗎?不是，因為船上沒有絲毫燃燒的痕跡；是死于海盜的刀下嗎?不是！遇難者遺骸上看不到死前打斗的跡象；是死于饑餓干渴嗎?也不是!船上當時貯存著足夠的食物和淡水。是自殺還是他殺?死因何在?兇手是誰?檢驗的結果是：在所有遇難者身上，都沒有找到任何傷痕，也不存在中毒跡象。顯然，謀殺或者自殺之說已不成立。那么，是以疾病一類的心腦血管突然發作致死的嗎?法醫的解剖報告表明，死者生前個個都很健壯!

案情的確蹊蹺、迷離而莫測!

經過反復調查，研究人員終于弄清了制造上述慘案的"兇手"，原來它是一種不為人熟知的次聲波。次聲波是一種每秒鐘振動數很少、人耳聽不到的聲波。次聲波頻率很低，一般均在20兆赫以下，波長卻很長，傳播距離也很遠，它比一般的聲波、光波和無線電波都要傳得遠。例如，頻率低于1赫的次聲波可以傳到幾千以至上萬千米以外的地方。1960年，南美洲的智利發生大地震，地震時產生的次聲波傳遍了全世界的每一個角落！1961年，蘇聯在北極圈內進行了一次核爆炸，產生的次聲波竟繞地球轉了5圈之后才消失!

次聲波具有極強的穿透力，不僅可以穿透大氣、海水、土壤，而且還能穿透堅固的鋼筋水泥構成的建筑物，甚至連坦克、軍艦、潛艇和飛機都不在話下。次聲波穿透人體時，不僅能使人產生頭暈、煩躁、耳鳴、惡心、心悸、視物模糊、吞咽困難、胃痛、肝功能失調、四肢麻木，而且還可能破壞大腦神經系統，造成大腦組織的重大損傷。次聲波對心臟影響最為嚴重，最終可導致死亡。

那么為什么次聲波能置人于死地呢?原來，人體內臟固有的振動頻率和次聲頻率相近似(0.01～20赫)，倘若外來的次聲頻率與身體內臟的振動頻率相似或相同，就會引起人體內臟的"共振"，從而使人產生頭暈、煩躁、耳鳴、惡心等等一系列癥狀。特別是當人的腹腔、胸腔等固有的振動頻率與外來次聲頻率一致時，更易引起人體內臟的共振，使人體內臟受損而喪命。前面開頭提到的發生在馬六甲海峽那樁慘案，就是因為這艘貨船在駛近該海峽時，恰遇海上起了風暴。風暴與海浪摩擦，產生了次聲波。次聲波使人的心臟及其他內臟劇烈抖動、狂跳，以致血管破裂，最后促使死亡。次聲波雖然無形，但它卻時刻在產生并威脅著人類的安全。在自然界，例如太陽磁暴、海峽咆哮、雷鳴電閃、氣壓突變；在工廠，機械的撞擊、摩擦；軍事上的原子彈、氫彈爆炸試驗等等，都可以產生次聲波。

由于次聲波具有極強的穿透力，因此，國際海難救助組織就在一些遠離大陸的島上建立起"次聲定位站"，監測著海潮的洋面。一旦船只或飛機失事，就可以迅速測定方位，進行救助。

近年來，一些國家利用次聲能夠"殺人"這一特性，致力次聲武器-次聲炸彈的研制。盡管眼下尚處于研制階段，但科學家們都預言：只要次聲炸彈一聲爆炸，瞬息之間，在方圓十幾千米的地面上，所有的人都將被殺死。次聲武器能夠穿透15厘米的混凝土和坦克鋼板。人即使躲到防空洞或鉆進坦克的"肚子"里，也還是一樣地難逃厄運。次聲炸彈和中子彈一樣，只殺傷生物而無損于建筑物。但兩者相比，次聲彈的殺傷力遠比中子彈強得多。

關于"腹語"的奇聞

讓我們如此驚奇的"腹語術"實際上是基于聽覺的幾個特性，我們下面就要談到它。

甘普松教授寫道：

如果一個人在房脊上走，他說話的聲音傳到房子里就像是說悄悄話一樣。他越走向房頂的邊緣，聲音就越來越小。如果我們坐在屋子的某個房間里，我們的耳朵沒有辦法告訴自己聲音的相對方向和說話人與我們的距離。但是我們會根據聲音的變化判斷出來說話者是在遠離我們。如果這個聲音對我們說："說話者是在房頂上移動"，我們很容易就會相信他的話。而假如這時外面有一個人開始跟這個人對話，并得到了合情合理的回答，我們關于這個對話的存在的錯覺自然就會出現。

腹語者就是就是利用了這種現象表演的。當輪到類似在房頂的這樣一個人說話的時候，腹語者開始小聲嘟嚷；而當輪到他自己說話的時候，他就大聲而又清楚地說，以便凸現是在跟某個人對話。他問話的內容和假想的那個對話者的回答都會加強我們的錯覺。這個騙術的要害就在于想象中的在外面的這個人的聲音事實上是從舞臺上的這個人這里傳出來的，就是說是從完全相反的方向。

應該指出，"腹語者"這個稱呼實際上不太恰當。腹語者不應該讓觀眾發現輪到假想的那個對話者說話時是他自己在說。為達到這個目的，他還有很多小伎倆。比如他可以靠各種手勢的幫助分散觀眾的注意力。他可以把身子傾向一側，把手罩在耳朵上，好像在聽誰說話一般。他還要極力地擋住自己的嘴唇；要是實在沒法把臉擋住，就要極力做一些好像不得不動嘴唇的事。他就是這樣發出那些含混的、輕微的聲音的。嘴唇的運動被掩蓋得很好，以至于有些人以為演員的聲音是從身體內部的某個部位發出來的。所以他們才被稱為"腹語者"。

其實，腹語者的"奇聞"只是由于我們沒有辦法準確判斷聲音的方向和說話人與我們之間的距離。在通常條件下我們只能獲得一個大概的情況，而這對我們在一般條件下理解聲音就已經足夠了，盡管實際上我們在判斷聲源上已經犯了很愚蠢的錯誤，盡管實際上完全明白腹語者的表演是怎么一回事，我們看著他仍然很難克服錯覺。

從海底傳出來的回聲

人們有很長的一段時間，沒有從回聲身上得到一點好處，后來才想一個方法，利用它來測量海洋的深度。這件發明是偶然得到的。1912年，一只很大的郵船"泰坦尼克"號跟冰山相撞沉沒了，幾乎全部乘客遭了難。為了保證航行的安全，人們想在濃霧里或者夜里行船的時候，利用回聲來發現前進路上有沒有冰山。這個方法實際上并沒有成功，但是引出了另外一個想法：利用聲音從海底的反射來測量海洋的深度。這個想法已經得到了成功。