——穿越嘈雜後的低吟淺唱.
當“交流電”碰到“直流電”
1904年11月16日，一個名叫弗萊明的發明家發明了一種裝置，利用它可以把交流電變成直流電，它是由一個真空電子管引出兩個引線，即引出兩個電極，因此又把它稱為真空二極管。弗萊明發現，當電流從一個方向流經真空二極管時，電路是導通的，但當電流反方向流經真空二極管時，電路不再導通，即這種管子具有單向導電的本領。若把交流電通過這個真空二極管，由於單向導電性，當電流處於正半半周時，真空二極管導通，而處於負半周時，真空二極管不導通。這樣經過這個真空二極管後，原來周期性振蕩的交流電就會變成脈動的直流電，這個過程叫做整流。
直流電，是指大小和方向都不隨時間而變化的電流。許多用電器，如收音機、揚聲器等許多不含電感元件的電器都用直流電驅動。交流電是指大小和方向都隨時間做周期性變化的電流，通常的交流是按正弦規律或餘弦規律變化的，電流先由零變到最大，再由最大變到零。然後反方向由零變到最大，再由最大變為零，完成一個周期，以後是下一個周期，如此反複變化。交流電有很多優點，除可用於一些特殊的用電器，如電動機等外，它對於電的傳輸，特別是遠距離傳輸有著特別的意義。
對於直流驅動的用電器，要把輸電線送來的交流電加以利用，必須把交流電變成直流電，這就是整流。現在整流通常不再使用真空二極電子管，而是使用二極晶體管，簡稱二極管，整流電路有了改進，像上麵所提到的整流電路，隻有效地把交流電正半周的電流變成了脈動直流電，而橋式整流電路卻能把交流電正、負半周都變成直流電，再加上濾波電路，交流電就可以變成平穩的直流電了，我們收音機上用的變壓器就是根據這個原理製成的。
這是誰的錯1906年，俄國首都彼得格勒有一支全副武裝的沙皇軍隊，步伐整齊、不可一世地通過愛紀華特大橋。這座大橋十分堅固，縱然跑過千軍萬馬也難以撼動。可是正在指揮官揚揚得意的時候，突然間橋身劇烈振動起來，然後伴隨著一聲巨大的斷裂聲，大橋崩塌了。頓時，軍官、士兵、輜重、馬匹紛紛落水，馬嘶人號，狼狽不堪。
無獨有偶，1831年，一支凱旋的騎兵隊雄赳赳、氣昂昂地通過英國曼徹斯特附近的一座吊橋。洪亮而有節奏的“嗒、嗒、嗒”的馬蹄聲，充分展示了他們的雄風。然而，不幸的事情發生了，隨著一聲巨響，大橋莫名其妙地倒塌了，人馬紛紛墜入河中，死傷慘重。
以上兩宗事件之後，人們對事故的原因進行了調查，然而，既沒有敵人偷襲他們，也不是橋的質量不好。那麼，究竟是什麼原因造成了上述悲劇的發生呢?最後，人們通過研究發現，肇事者就是受害者自己!這些事故是“共振”這一物理現象導致的，引起共振的根本原因是齊步行進。
什麼是共振?打個粗淺的比方來說：一個人坐在秋千上不動，另一個人一下一下地推動秋千，假設每當秋千蕩去的時候就推一下，如此合拍地推下去，秋千就會越蕩越高。用嚴格的物理語言來說，振動體在周期性變化的外力作用下，當外力的頻率與振動體固有頻率很接近或者相等時，振動的幅度就急劇增大，這種現象叫做共振。上麵所提到的那些軍人的步伐非常整齊，而其頻率恰好接近於所通過的大橋作自由振動的固有頻率，因而激起了橋梁的共振，造成了大事故。為了接受這些血的教訓，後來世界各地都先後規定，凡是大隊人馬過橋時，必須便步走，極力避免這種破壞性的共振現象重演。
輪船航行的時候，也會受到周期性的波浪的衝擊而左右搖擺。如果波浪衝擊的頻率恰巧跟輪船搖擺的固有頻率相同，就會發生共振，導致船體劇烈擺動，甚至可能使輪船傾覆。為避免這種事故的發生，這時可以改變輪船的航向和速率，使波浪衝擊的頻率遠離輪船的固有頻率。機器在工作中由於零部件的運動(如活塞的運動和軸的轉動)也會產生周期性的驅動力。如果驅動力的頻率接近機器本身或支持物的固有頻率，就會發生共振，使機器或支持物受到損壞。為了避免這種情況的發生，要采取特殊的措施，如控製機器的轉速，使驅動力不與機器的固有頻率一致。
在我國古代典籍中，有大量關於共振現象的記述，並把這種現象解釋為“同聲相應”或“聲比則應”。這個解釋與現代的科學定義幾乎完全相同。
因為凡是共振的兩個物體，它們的固有頻率或者相同，或者成簡單的整數比，如1／1，1／2，2／3。
最早記述共振現象的是《莊子》一書，此書在描述瑟的各弦間發生的共振現象時寫道：“為之調瑟，廢於一堂，廢於一室。鼓宮宮動，鼓角角動。
音律同矣。夫改調一弦，於五音無當也，鼓之，二十五弦皆動。”這裏說的瑟有25根弦。宮、商、角、徵、羽是古代人使用的樂音音名，相當於現在的do、re、mi、sol、la。當在高堂明室中放上一具瑟，人們發現，彈動某一弦的宮音，別的宮音弦也動；彈動某一弦的角音，別的角音弦也動。這是由於它們的音相同。如果改調一弦，使它發出的音和五音中的任何一聲都不相當；再彈這根弦時，瑟上的25根弦都會動。因為這條弦雖然彈不出一個準確的樂音，但它的許多泛音中總有那麼幾個音和瑟的25弦的音相當或成簡單的比例，這就是它能使瑟的25弦都動(共振)的道理。
共振這一物理現象並不是總給人類帶來危害，在很多情況下，人們可以巧妙地利用它來為人類服務。例如，人們把許多不同長度的鋼片裝在同一個支架上，製成測量發動機轉速的轉速計。若使轉速計與開動著的機器緊密接觸，發動機的轉動就引起轉速計輕微振動。這時，轉速計中隻有固有頻率與發動機的轉數一致的那個鋼片，才會有顯著的振幅。從支架上的刻度線上讀出這條鋼片的固有頻率，就可以知道機器每分鍾轉動的次數了。共振篩也是利用共振規律的機械。把篩子用四根彈簧支撐起來，並在篩架上安裝一個偏心輪，偏心輪軸上另裝有皮帶輪，與動力相連。偏心輪在皮帶輪的帶動下發生轉動時，篩子就受到一個周期性的驅動力，做受迫振動。適當調整偏心輪的轉速，便驅動力的頻率接近共振篩的固有頻率，篩子就發生共振，達到較大振幅，這樣能提高篩除雜物的效率。
墨子的才智古時候，在火炮產生以前，堅固的城牆是戰爭中重要的防禦工具。進攻者為了能夠攻進城去，往往是挖掘地道，從城牆下穿過，透城而入。對防禦者來說，及時發現敵人在什麼地方挖地道自然就成為十分重要的問題了。我國古代著名的哲學家墨子在他的名著《墨經》中敘述了關於如何守城的方法：“令陶者(製造陶器的工匠)為罌(口小腹大的壇子)，容四十鬥以上……置井中，使聰耳者伏罌而聽之，審知(我出)穴(敵人所挖地道)之所在，鑿內(從裏邊挖掘)迎之。”在沈括的《夢溪筆談》中也曾記載：古代行軍時，士兵宿營野外，都要頭枕用牛皮做成的箭筒，貼耳睡眠，這樣可以監聽遠處敵人的動靜。
在上麵的例子裏，聲波是因為挖掘地道產生的振動傳播出來而形成的。振動中，質點運動的速度和方向都隨著時間的變化而發生變化，但振動的傳播速度即波速在同種媒質中是不變的。
空氣傳聲是我們最常見的傳聲現象。我們平時說話就是通過空氣來傳播的，聲波在空氣中傳播的速度並不是很快，它的速度大約為340米／秒。
聲音還可以在其他的液體、氣體和固體中傳播，但在不同的媒質中傳播的速度有所不同。
在瑞士日內瓦城的東北有一個湖泊，在這個湖上，1827年人們曾進行了一次測定聲音在水中傳播速度的實驗。實驗中，人們把船劃到湖中，兩船相距13847米，甲船上的實驗員向水中放下一口鍾，船上準備了一些火藥，在敲鍾的同時把船上的火藥點燃。乙船上的實驗員向水中放下一個聽音器，用於聽取由水中傳來的鍾聲。實驗中，測得在看到火藥閃光後約10秒鍾後聽到鍾聲。通過這一實驗，可以計算出聲音在水中的傳播速度。由於光在空氣中的傳播速度約為300000千米／秒，因此，火光由甲船上傳播到乙船上實驗員的眼中所用的時間可以忽略不計。這樣一來，以上測得的10秒鍾就是鍾聲經過水中傳播到乙船所用的時間。可以用以下的公式來進行計算：
聲音在水中傳播的速度=距離÷傳播時間=13847÷10≈1400(米／秒)由此可見，聲波在水中的傳播速度要遠遠大於在空氣中的傳播速度。
實際上，聲波在固體中的傳播速度更快、距離更遠。聲音在鋼鐵中的傳播速度可達5000米／秒，比在空氣中的速度快十多倍，而且，聲波在土地、鋼鐵等物質的傳播過程中，其散射、衰減的能量較少，傳播的距離也比在空氣中傳播的距離遠得多。這就是墨子為什麼要讓士兵通過埋在地裏的壇子聽聲音的原因了。因為敵人在城外挖掘地道的聲音會很快地通過土地傳播到城內。將耳朵貼在鋼軌上，可以聽到很遠處的火車車輪撞擊鐵軌的聲音，也是這個道理。在過去的戰爭年代中，偵察員常常伏在地上用耳朵貼緊地麵的方法監聽敵人馬隊、車輛行動的聲音。
誰是罪魁禍首20世紀末，發生了一則慘案：一艘名叫“馬爾波羅”的帆船在從新西蘭駛往英國的途中，神秘地失蹤了。20年後，人們在火地島海岸邊發現了它。
奇怪的是船上的物品都原封未動。船長航海日誌的字跡仍然依稀可辨；就連那些死亡已經很久了的船員也都“各在其位”。與這件事同樣古怪的是，1948年初，一艘荷蘭貨船在通過馬六甲海峽時，突然起了一場風暴，等海麵平靜下來後，船上所有的海員都莫名其妙地死了。
上述慘案，引起了科學家們的普遍關注，其中不少人還對船員的遇難原因進行了長期的研究。是死於天火或是雷擊的嗎?不是，因為船上沒有絲毫燃燒的痕跡；是死於海盜的刀下的嗎?不!遇難者遺骸上看不到死前打鬥的痕跡。經過反複調查，人們終於弄清了製造上述慘案的“凶手”，它就是次聲波——一種人耳聽不到的聲波。
次聲波，又稱為亞聲波，是一種人耳聽不到的機械振動波。它的振動頻率低於20赫。在大自然的許多急劇變化的活動中，常常伴隨著次聲波的發生。如，火山噴發、地震、隕石落地、大氣湍流、雷暴、磁暴、猛烈的風暴等自然活動中，都產生次聲波。人類的活動中，如飛機起飛、機器運轉、核爆炸、火炮發射等等，也可以產生次聲波。
1959年，美國一家飛機公司為了試驗超音速飛機對人體的影響，征集了10名自願者進行試驗。條件是隻需讓飛機起飛時從他們頭頂上掠過，這些人就可以獲得一筆高額酬金。當一架最新式超音速飛機帶著巨大的轟鳴，低低地從那10名試驗者頭頂上一掠而過之後，人們發現那10名試驗者已無一幸存。後來的研究表明：“殺手”就是次聲波!
次聲波的波長很長，有的達幾萬米。根據波的衍射原理，次聲波很容易繞過尺度比它波長小很多的障礙物向前傳播。它在傳播的過程中衰減很小，不易被水或空氣吸收，故能傳播到很遠很遠的地方。由於這些特性，次聲波無孔不入，建築物、裝甲車、飛機、潛艇都擋不住次聲波。
例如，頻率低於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圈之後才消失!
次聲波足夠強大時，可以對動植物、人類和其他物體造成較大的破壞。研究表明，人體的平衡器官及許多內髒的正常運動的固有頻率恰好處於幾赫附近的次聲頻帶範圍內。人體內髒固有的振動頻率和次聲頻率相近似(001～20赫)，倘若外來的次聲頻率與人體內髒的振動頻率相似或相同，就會引起人體內髒的“共振”，從而使人產生頭暈、煩躁、耳鳴、惡心等等一係列症狀。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，更易引起人體內髒的共振，使人體內髒受損而喪命。如果對人體用頻率為2～10赫茲的次聲波進行照射，達到一定的程度時，會使人的平衡器官的功能遭到破壞。據研究，5赫左右的次聲波對人體的危害最大，能引起神經混亂、大腦損傷、神覺模糊、血壓升高、四肢麻木，甚至使五髒破裂等症狀。上麵的故事中，超音速飛機起飛時產生的強大的次聲波，其頻率正好與人體許多內髒的固有頻率相近，引起試驗人員內髒發生強烈共振，導致心髒、肺等器官破裂出血而死。對試驗者屍體解剖證實，死者內髒由於共振已被壓成肉醬。可見次聲波被稱為無聲的“殺手”是名副其實的。文章開頭提到的發生在馬六甲海峽的那樁慘案，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。次聲波使人的心髒及其他內髒劇烈抖動、狂跳，以致血管破裂，最後導致死亡。次聲波雖然無形，但它卻時刻在產生並威脅著人類的安全。在城市，為了避免次聲波傷害人們，飛機場都建在較遠的郊區。
在軍事上，如果把次聲波做成武器，這個無聲的殺手可以無聲無息地鑽進建築物中殺傷人。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築物，甚至連坦克、軍艦、潛艇和飛機都不在話下。近年來，一些國家因次聲波具有“殺人”功能這一特性，致力於次聲武器——次聲炸彈的研製。盡管眼下尚處於研製階段，但科學家們預言，隻要次聲炸彈一聲爆炸，瞬息之間，在方圓十幾千米的地麵上，無一人能幸免於死。人即使躲到防空洞或鑽進坦克的“肚子”裏，也難逃厄運。次聲炸彈和中子彈一樣，隻殺傷生物而無損於建築物，但兩者相比，次聲彈的殺傷力遠比中子彈強得多。
不過，次聲波不單單是扮演“殺手”的角色，它也可被人們加以利用。建立次聲波站，可以預報地震、火山爆發、龍卷風等自然災害事件，還可以探知幾千千米外的核武器試驗和導彈發射。由於地震引起的巨大海浪的傳播速度和台風中心的移動速度都小於次聲波的波速，所以接收次聲波還能對大範圍的大氣氣象進行連續不斷的探測和監視，預報破壞性很大的海嘯、台風，測定台風等次聲源的位置、能量大小及其他特性等等。人類一旦掌握了次聲波的規律，就可使這個無聲的“殺手”
變成為人類服務的得力“助手”。
會“跳躍”的聲音一個親眼看到1871年普法戰爭的人在回憶錄裏寫道：
“今天早晨跟前一天完全相反。昨天是刺骨的寒冷並且有霧，半裏外的東西就根本看不到。然而今天的天氣晴朗而暖和。昨天遠處的炮聲響個不停，今天卻平靜得和那不知道有戰爭的世外桃源一樣。我們驚慌地你看著我，我看著你，猜測這是怎麼回事。難道巴黎和它的堡壘、大炮、轟擊都消失得無影無蹤了嗎?
“我坐車來到了蒙莫蘭西，從這裏我可以清楚地看到巴黎近郊的寬廣全景。可是這裏也是死一般的寂靜……我遇到三個士兵，於是我們開始推測目前的形勢。我們都在想，這時候大概是開始和談了，因為從清晨起，就一聲槍響也沒有聽到過。我又前進到霍涅斯。這裏的情況使我非常驚奇，不但隆隆的炮聲沒止，據說德國人猛烈的炮擊是從早晨八點就開始了。在南方，炮擊也差不多是從同一時刻開始的。可是在蒙莫蘭西，我卻沒有聽到一點聲息!”