中國古代在聲學(xué)上的貢獻(xiàn)

1、中國古代在聲學(xué)上的貢獻(xiàn)中國古代在聲學(xué)上的貢獻(xiàn) 中國古代的熱學(xué)知識 中國古代在聲學(xué)上的貢獻(xiàn) 中國古代對電現(xiàn)象的認(rèn)識 中國古代對磁的認(rèn)識 中國古代對力學(xué)的研究 沉睡了百年的科學(xué)猜測 用手阻止核爆炸的人 科學(xué)界的“皇帝新衣” N 射線鬧劇基本單位歷史沿革 單位制沿革 物理學(xué)大事年表俄羅斯科學(xué)250年 更多10月10日在中國古代物理學(xué)中，聲學(xué)的成就可以說是一技獨(dú)秀，有特別加以記述 的必要。 （ 1 ）樂器制作與樂律理論中國古代音樂是世界文明中的一個寶庫。河南舞陽縣賈湖村的骨笛，是公元 前5000前6000年新石器時代的遺物，這是迄今發(fā)現(xiàn)的世 界上最早的樂器。西周時期，見于詩經(jīng)記載的樂器就有29 種，其

2、中頻率固定的打擊樂器有鼓、馨、鐘、鈴、 （革兆） （搖鼓）等，調(diào)頻彈撥樂器有琴、瑟，管類樂器有簫、管、 塤、笙等。漢書律歷志已將當(dāng)時的樂器品種按質(zhì)料分為八種：“土曰塤，鮑（木瓜）曰笙，皮日鼓，竹曰管，石 日馨，金日鐘，木日祝，絲曰瑟。 ”從眾多出土的古樂器中， 引人注目的是編馨和編鐘。編馨是用特殊石頭（如玉石）制 成的具有若干固定音列的組合馨。 1950 年在安陽武官村出 土的殷代大理石馨，82厘米X 42厘米X 2.5厘米，音色渾 厚如銅； 1970 年在湖北江陵出土的楚國編馨 25 只，其形 狀已頗為規(guī)則，音域達(dá)三個八度。編鐘是由一系列銅制的鐘 掛在木架上的組合鐘。 1978 年在陜西扶風(fēng)

3、曾出土了西周的青 銅編鐘， 1979 年在湖北隋縣的戰(zhàn)國曾侯乙墓出土了公元前 443 年的編鐘，一套共 65 件，總重 2500 余斤，總音域跨五 個八度， 12 個半音齊全，音色優(yōu)美，效果極佳，充分顯示 了我國古代音樂、冶金和樂器制造水平之高超。由于重視“禮、樂、術(shù)、數(shù)” ，我國古代研究樂音數(shù)學(xué)規(guī)律的律 學(xué)相當(dāng)發(fā)達(dá)， 二十四史有許多律歷志的記載。最晚到殷 商時期已產(chǎn)生了宮、商、角、徵、羽五聲，西周編鐘已刻有 十二律（由于對樂音成組的認(rèn)識， 而產(chǎn)生十二律， 其名稱為： 黃鐘、大呂、太簇、夾鐘、姑洗、仲呂、蕤賓、林鐘、夷則、 南呂、無射和應(yīng)鐘，黃鐘為十二律中的第一律）中的一些銘 文。以黃鐘為標(biāo)準(zhǔn)

4、音高之首，逐次按半音降低，就形成了十 二律。最早的樂律計(jì)算法見于管子地員篇中的“三分 損益法”，約產(chǎn)生于公元前73世紀(jì)間，即將主音律的弦（或 管）長三等分，取其兩份（全管長的 2/3，為損一），或增加一份（全管長的 4/3，為益一），依次確定十二律中其他各律 的方法。這種以弦長為準(zhǔn)的方法，與歐洲當(dāng)時以頻率為準(zhǔn)的 “五度相生法”是成倒數(shù)關(guān)系的。 16 世紀(jì)末，朱載堉提出了 十二平均律的理論和算法。十二平均律是我國對音樂聲學(xué)的 重大貢獻(xiàn)。 （ 2）聲的傳播與發(fā)聲原理的探討據(jù)北魏酈道元水經(jīng)注卷三十四江水記載：陳遵在造江陵金 堤（公元512518）時，曾利用鼓聲推算高地的高度，可能 是利用鼓聲的傳播速

5、度推算的。 這一記載很有意義。 對 于發(fā)聲原理，東漢王充在論衡論死篇中先說明人的語 言是由于“氣括口喉之中，動搖其舌，張合其口”而生的， 然后推廣到“簫笙之管，猶人之口喉也，手弄其孔，猶人之 動舌也”。宋代張載（ 10201077）及明代王夫之（ 1619 1 692 ）進(jìn)一步形成“形” （物體）與“氣”相沖突而發(fā)聲的 觀點(diǎn)：“聲者， 形氣相軋而成” ?？梢允恰皟蓺狻?相碰， 如“谷 響雷聲之類” ，“兩形”相碰， “桴鼓所擊之類” ，“形軋氣， 羽扇敲矢（指羽扇生風(fēng)、飛矢鳴鏑）之類氣軋形，人聲 笙簫之類”（張子正蒙注 ）。明宋應(yīng)星具體考察了聲的發(fā)生 的幾種情況：“沖” （“飛矢”） ， “界

6、” （“躍鞭”） ， “振” （“彈 弦”），“辟”（“裂繒”，即撕絲織品） ，“合”（鼓掌），“擊”（揮 椎）。他認(rèn)為發(fā)聲第一必須有氣： “氣而后有聲” ，“氣本渾淪 之物，分寸之間，亦具生聲之理，然而不能自生” ；第二必 須是“以形破氣” ，“氣之一動” ，“急沖急破，其聲方起”例如“擊物” 就是“氣隨所持之物而逼及于所擊之物有聲焉”（論氣氣聲）。關(guān)于聲音發(fā)生與傳播更為深刻的見解是王充和宋應(yīng)星指出的。王充在論衡變虛篇中將魚 “動于水中，振旁側(cè)之水”與人的“操行” （行動）引起“氣 應(yīng)而變”加以對比。宋應(yīng)星則明確提出“物之沖氣也，如其 激水然。 氣與水， 同一易動之物。 以石投水， 水面迎石

7、之位， 一拳而止，而其文浪以次而開，至縱橫尋丈而猶未歇。其蕩 氣也亦猶是焉，特微渺而不得聞耳。”（論氣氣聲七）。 他們明確指出：“氣”被“沖”如同“水”被“激” ，“蕩氣” 與水的“文浪”相似，可從“一拳”依次“開”至“縱橫尋（古 8 尺）丈”猶未止，只是“蕩氣”微小到聽不見而已， 這就是“氣聲” 。對聲波的發(fā)生與傳播從物理上分析如此精 辟，在我國古代物理學(xué)中是很突出的。關(guān)于共鳴現(xiàn)象的趣聞，莊子調(diào)瑟時發(fā)現(xiàn)共振現(xiàn)象，沈括在弦共振時作紙人 試驗(yàn)，噴水魚洗的研究等，文獻(xiàn)記載相當(dāng)豐富。（ 3）古代建筑中的聲學(xué)效應(yīng)利用聲學(xué)效應(yīng)的建筑在我國已發(fā)現(xiàn)不少。古典籍中關(guān)于空穴傳聲類的記載與建筑有關(guān)的也有“地聽”、

8、“墻聽”（墨子備穴篇）等，用陶甕口向內(nèi)砌 墻可以隔音，在琴室及戲臺下埋大缸可增加混聲回響效果。 著名的北京天壇中的回音壁、三音石與圜丘都巧妙地利用了 聲的反射效應(yīng)。還有河南郟縣蛤蟆音塔，四川潼南縣大佛寺 的石琴等。近年來深入研究了山西永濟(jì)縣普救寺鶯鶯塔的蛙聲。西廂記中“日午當(dāng)庭塔影圓” ，就是指此塔。 該塔初建于隋唐，現(xiàn)存的塔重修于 1564 年明嘉靖年間，是 一座方形空筒式十三層密檐式磚塔， 高 36.7 米，建于陡坡的 高處，周圍空曠，整個塔身和塔檐由涂釉青磚建成，這些青 磚的聲反射系數(shù)達(dá) 0.950.98，是聲音的良反射體。塔身成 空筒形，對聲波起著諧振腔作用。由于十三層塔檐各層砌磚 所成曲線的巧妙配合，對來自塔前距離約24 米處的擊石聲產(chǎn)生良好的反射及會聚作用， 因而“于地?fù)羰?有聲如吠蛙” 同樣，遠(yuǎn)處的聲音通過十三層塔檐反射