正文 第9章 中國古代科技史(8)(1 / 3)

我國很早就有對共鳴現象的記載,公元前三四世紀時,在《莊子·徐無鬼》中有關於弦線共鳴的記載:西周時代,有個叫魯遽的人,曾經將兩把瑟分別放在兩個房間裏,將其中一瑟某弦彈一下,隔壁那具瑟上同樣的弦也會發聲,作者認為是音律相同之故。再將瑟亂彈一氣,結果出來很多泛音,另一具瑟上的每根弦都或多或少地應聲而動。魯遽的試驗可以說是世界上最早的共鳴實驗。《呂氏春秋》上說“聲比則應,故鼓宮則宮應,鼓角而角應”,也就是說,音調相同就可以發生共鳴。西漢董仲舒對共鳴的解釋更進了一步,已粗略地闡明了共鳴的物理過程,認為物體之所以“自鳴”,必有“使之然”的原因——“聲比則應”以及“五音經而自鳴”,你若彈官調的時候,其餘屬於官調的琴弦共鳴了,這是無形的聲音推動的結果。晉、唐又有了消除共鳴的方法記載:晉代的張華指出,鍾與銅盆共鳴時用工具改變其中之一的重量或形狀,便可消除。唐代《劉賓客嘉話錄》記有洛陽某僧房的磐無故自鳴,僧俱成疾,其友曹紹夔聞訊問候時發現齋鍾有聲馨也作聲,次日取銼鑢磬數處其聲遂絕。曹解釋說:“此馨與鍾律合,故擊彼此應”。明白真相後僧人不治自愈了。北宋科學家沈括用實驗揭示了共鳴的機理:他剪了一些小紙人放在弦上,每弦一個,然後開始彈奏,除了本身直接被彈奏的弦線以外,另一根與它的音律有共振關係的弦也會振動,上麵的那個小紙人就頻頻跳躍,而其他諸弦上的紙人則安然不動,“欲知應聲者,先調其弦令聲和,乃剪紙人加弦上,鼓其應弦,則紙人躍,它弦不動。”沈括的實驗要比西方的同類實驗早幾個世紀。明清之際的方以智在《物理小識》中寫道:“今和琴瑟者,分門內外,外彈仙翁,內弦亦動,如定三弦子為梅花調,以小紙每弦帖之,旁吹笛中梅花調一字,此弦之紙亦動。”這是不同樂器上的共鳴,證明了發生共鳴的條件是頻率相同,而與樂器的種類無關。

關於共鳴的應用,《墨子·備穴篇》中講到:守軍在城內沿城牆根約每隔6米挖一口井,深約3米。讓陶工燒製壇子,每個容積在七八十升以上,塌口緊繃薄牛皮,埋人井中,派耳朵靈敏的人日夜債班,將耳朵貼在壇口上偵聽。如果敵人正在挖地道進來,通過壇中的聲音就能覺察。這種方法不僅能判斷敵方是否在挖洞,並且根據三四個相鄰的壇子的聲音響度差,還可以斷定聲源的大致方向。無獨有偶,我國古代行伍裏還常以牛皮作箭筒,睡覺時兼做枕頭,附地而臥,能聽到數裏之內人馬走動的聲音。倘若有敵人前來偷營劫寨,即能預先發覺。這是共鳴在軍事上的又一應用。

磁石吸鐵性質的認識

我們祖先是在鐵礦冶煉的過程中認識了磁石吸鐵的性質。《呂氏春秋·季秋紀·精通篇》說:“慈召鐵,或引之也。”這是我國關於磁石吸鐵的最早記載。書中還把磁石的這種特性比喻做母子相依,認為:“石,鐵之母也。以有慈石,故能引其子;石之不慈者,亦不能引也。”因此,漢初以前,都是把“磁石”寫成“慈石”。我國古代先民還認識到磁石隻能吸引鐵,而不能吸引其他物品。《淮南子·說山訓》和《覽冥訓》中提到“慈石能引鐵,及其子銅則不行也”,“而求其引瓦則難矣”。《晉書·馬隆傳》記載馬隆率兵西進甘、陝一帶,在敵人必經的狹窄道路兩旁,堆放磁石。穿著鐵甲的敵兵路過時,被牢牢吸住,不能動彈了。馬隆的士兵穿犀甲,磁石對他們沒有什麼作用,可自由行動。敵人以為神兵,不戰而退。詩人曹植在詩中也用了“磁石引鐵,於金不連。”的句子。宋代的陳顯微和俞琰曾經作探討,認為磁石“所以吸鐵,是有它們本身內部的原因,是由鐵和磁石之間內在的“氣”的聯係決定的(“神與氣合”,“皆陰陽相感,隔礙相通之理”)。明末的劉獻廷在他的《廣陽雜記》一書中也認為磁石吸鐵是由於它們之間具有“隔礙潛通”的特性。

南北朝梁代的陶弘景在《名醫別錄》中提出了磁力測量的方法,他指出:優良磁石出產在南方,磁性很強,能吸引三四根鐵針,使幾根針首尾相連掛在磁石上。磁性更強的磁石,能吸引十多根鐵針,甚至能吸住一二斤刀器。陶弘景不僅提出了磁性有強弱之分,而且指出了測量方法,這被認為是世界上有關磁力測量的最早記載。

《水經注》裏記載了秦國阿房宮前麵,用磁石製成大門,防避有人進宮謀刺暗殺,如壞人暗披盔甲、暗藏兵器人宮,就會被門吸住而被發現,這說明我國勞動人民很早就利用了磁石的吸鐵性了。我國古代還把磁石吸鐵性應用於生產上。清朱琰著的《甸說》記有古代燒白瓷器的時候,用磁石過濾釉水中的鐵屑,因為素瓷如果沾有鐵屑,燒成後就會有黑斑。在製藥的過程中,由於鐵製的杵臼往往會有碎屑混在藥裏,人們也往往用磁石吸去杵頭的鐵屑。磁石也應用於醫療上。明代李時珍的《本草綱目》記載到宋代的人就用磁石吸鐵作用來進行某種外科手術,如在眼裏或口裏吸取某些細小的鐵質異物,到了現代,已經發展為一種專門的磁性療法,對關節炎等疾病顯示出良好的療效。