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振動與波的古代觀念

佚名 2025-03-26 11:29:36

人們常見到水面波和繩子波,它們傳播能量的方向和振動方向相垂直

,因此這種波叫橫波
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?諝庵械穆暡?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">,是發(fā)聲體使空氣振動而成的
?div id="jfovm50" class="index-wrap">?諝獍l(fā)生了像彈簧那樣一疏一密的振動
,它的傳播能量的方向和振動方向相平行,因此聲波是縱波
。各種各樣的聲音都是由發(fā)聲體振動引起的
,這種振動通過空氣或其它媒介傳播到人的耳朵,人就聽到聲音
。振動與波的概念的建立和發(fā)展
,是和人們的生活實(shí)踐和生產(chǎn)實(shí)踐分不開的。

上古時(shí)代

,人們在漁獵生產(chǎn)中常見到湖泊池沼的翩翩水波
,水面上的浮萍、木條卻并不隨波前進(jìn)
,而是在作上下振動
。在紡繩織網(wǎng)中,彈動繩子
,波浪從一頭傳到另一頭
,但繩子上的線頭也不隨波逐流。經(jīng)過人們長久思索之后
,這種大自然的美終于在新石器時(shí)代被匠師以藝術(shù)的形式描畫在各種陶土工藝上
。這些紋飾與近代波動描繪圖幾乎一致。西周時(shí)期一首著名的民歌《伐檀》唱道:

丁丁當(dāng)當(dāng)來把檀樹砍

砍下檀樹放河邊

河水清清紋兒像連環(huán)。

……

做車輪兒砍樹響丁當(dāng)

砍來放在大河旁

河水清清圈兒連得長。

《管子·侈靡篇》寫道:“蕩若流水

,使人思之
。”蕩漾的水波激起詩人的情感
,唱出了勞動的自豪
。但同時(shí),它又能牽動思維神經(jīng)
、提出科學(xué)的疑問:為什么擴(kuò)展而開的水波不能阻止水的往下流動
?《管子·君臣下》說:“夫水波而上,盡其搖而復(fù)下
,其勢固然者也
。”這是古代人的回答

約公元1世紀(jì)時(shí)

,東漢思想家王充終于發(fā)現(xiàn)
,聲音在空氣中的傳播形式是與水波相同的。他在《論衡·變虛篇》中說:

魚長一尺

,動于水中
,振旁側(cè)之水,不過數(shù)尺
,大若不過與人同
,所振蕩者不過百步,而一里之外澹然澄清
,離之遠(yuǎn)也
。今人操行變氣遠(yuǎn)近,宜于魚等
,氣應(yīng)而變
,宜與水均。

這段文字的前一句

,描寫了游動的魚攪起水面浪花及水波傳播距離的遠(yuǎn)近
。后一句指出,人的言語行動也使空氣發(fā)生變化
,其變動之情與水波一樣
。此外,王充在這里還表達(dá)了另一個科學(xué)思想:聲音的強(qiáng)度隨傳播距離的增大而衰減:魚激起的水波不過百步
,其聲音在一里之外消失殆盡
;人聲和魚聲一樣,也是隨距離而衰減的
。因此
,王充是世界上最早向人們展示不可見的聲波圖景的,也是最早指出聲強(qiáng)與傳播距離的關(guān)系

到了明代

,借水波比喻空氣中聲波的思想更為明確、清楚
。明代科學(xué)家宋應(yīng)星在《論氣·氣聲》篇中寫道:

物之沖氣也,如其激水然

?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">!允端嬗?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">,一拳而止
,而其紋浪以次而開,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

敲擊物體使空氣產(chǎn)生的波動如同石擊水面波。這就是宋應(yīng)星的結(jié)論

當(dāng)然

,聲波是縱波,水波是橫波
。古代人由于受到時(shí)代的局限
,對這一點(diǎn)分不清,我們是不能苛求的

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