夜半钟声到客船
月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠．
姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船．
这是唐朝人张继写的诗《枫桥夜泊》．张继是天宝十二年（公元753年）的进士，他作的诗传世的不多，在诗坛上也不算第一流的大家，但他的这首诗却入选在历朝历代的唐诗选中，成为脍炙人口的绝唱．
对于这首诗，历史上有不少人评论，都认为很美．宋朝欧阳修在他的《诗话》中却提出了一个问题，他说：“唐人有人云：半夜钟声到客船，说者亦云句则佳矣，其如三更不是打钟时．”欧阳修肯定了诗句之佳，然而三更是否打钟时，颇引起后人的一番议论．南宋初的王观国在《学林》中写道：“世疑半夜非钟声时，观国案，《南史》文学传丘仲孚，吴兴乌程人，少好学，读书常以中霄钟鸣为限．然则半夜钟固有之矣．”后来南宋叶梦得在他的《石林诗话》中说：“欧公尝病其半夜非打钟时，盖未尝至吴中．今吴中寺，实夜半打钟．”他们说明早在唐以前的南朝，晚在唐以后的南宋，苏州一带都有半夜打钟的习俗．欧阳修的指责，不过是少见多怪而已．
与此同时，人们还出在唐诗中谈到半夜钟声的诗，张继而外，还大有人在．如比张继早的张说，就在《山夜闻钟》诗中有：“夜卧闻夜钟，夜静山更响．”在于鹄的《送宫人入道归山》诗中有：“定知别后宫中伴，应听维山半夜钟．”白居易有：“新秋松影下，半夜钟声后．”温庭筠有：“悠然旅思频回首，无复松山半夜钟．”陈羽有：“隔水悠扬午夜钟．”
读着这许多诗句，我们可以想象，那悠扬的夜半钟声，可以从山上传到客船，可以隔河传到彼岸．更进一层，在皇甫冉的诗句里有：“秋水临水月，夜半隔山钟．”这使我们可以想象那悠扬的钟声甚至可以隔着一座山传过来．
唐诗中不仅有这么多的诗写到半夜钟、夜半钟、午夜钟，还有写到夜间的笛声、琴声．如于鹄有：“更深何处人吹笛，疑是孤吟寒水中．”白居易有：“江上何人夜吹笛？声声似忆故园春．”白居易还有一首著名的长诗《琵琶行》诗句开头几句用“秋索索”、“江浸月”交代了秋天和月夜的背景，然后说：“忽闻水上琵琶声”，再就是“寻声暗问弹者谁”，说明白居易同那位弹琵琶的人还是隔着一段距离的，所以需要“寻声暗问”，最后才得以“千呼万唤始出来，犹抱琵琶半遮面”，才有“同是天涯沦落人，相逢何必曾相识”的一段故事．在唐诗中很少有人写白昼、正午的钟声、笛声、琴声．这绝不是单纯为了追求优美的词句而“递相沿袭”．宋代人说“恐必有说耳”，意思是说：这么多人写半夜钟声，怕自有它的道理．从张继的“枫桥夜泊”到现在已有1200多年了，在这段漫长岁月中，科学的发展证实张继等人的写法非常符合科学道理．在这许多诗句中，概括了一个科学事实：夜间的声音传得远．夜间声音为什么会传得
远呢？一种说法是：夜深人静了，背景噪音小了，人更易于分辨远处传来的声音．这当然是一个因素，但它不是最主要的原因，这得从声音是怎样地传播说起．
首先，声音是声源的振动扰动了空气，扰动以波的形式往出传．设想声源是地面上空的一个点，空气中的波是以它的密度不同往外传递，如果空气中各点的声速是相同的，由这个点传出的声波的波前是一个球面，声音传播的方向认为是和波前垂直的方向即半径的方向．现在设声音在大气中不同高度传播速度不同，这时波前就不再保持球面，而发生畸变；相应的，声音传播方向也不再是球半径的方向，而是拐了弯，这种声音传播道路拐弯的现象，也称为声折射现象．白天同夜间，声音传播远近不同，就是由这个折射现象产生的．其次，在地面附近空气中，声速c（m／s）和温度t（℃）的关系，可近似表为
c＝（331.45＋0.61t／℃）m·s-1
就是说在地面上温度每升高一度，声速增加约0.61米／秒．
严禹豪我们人类活动在贴近地面的大气里，在高度20千米以下，大气的温度变化十分复杂．白天，由于地面接受太阳辐射温度升高，靠近地面大气层比稍高的气层温度高，也就是说近地声速大于高空．这时声音传播路径折向高空，在适当的地方还可以形成声静区，即对远处发出的什么声音都听不见（图1（a））．这时，由于声传播路径折射向高空，如果坐在气球上便会听到格外清晰的气球下面地面的
发声，坐在气球里的张继也许会来上一句“正午钟声到气球”．在夜间，靠近地面空气逐渐冷下来了，上空的气温相对高，结果高空声速比地面大，因而声音会向地面折射（图1（b））．这就是夜间声音相对远的道理．在寒冷的天气，尤其在结了冰的湖面或未结冰的水面上，即使在白天，由于地面温度低，声音向地面折射的效果也十分明显．“月落乌啼霜满天”，在诗里张继写的是晚秋天气，不仅是夜半钟声，而且是晚秋天气的夜半钟声，不就格外清晰了吗？真可谓“秋声半夜真”（转引自钱钟书《谈艺录》）．可见唐代诗人观察得多么仔细．由于“秋”和“半夜”这双重的因素加在一起，皇甫冉的诗句：“秋水临水月，夜半隔山钟”就显得非常现实了，只有在这样的条件下，声音才能通过折射从山那边传过来．现在，住在闹市区的人大概都有这样的体验，对马路车辆行驶造成的讨厌的噪声，白天除了临街的楼房外，大多感受不到，而到深夜，即使只有一辆车驶过，也会搅得你睡不好觉，甚至隔几座楼还可以听到，可以说是“夜半噪声扰眠床”吧，它和“夜半钟声到客船”是同样的道理．
藉
用现代科学的方法研究声音，大约在张继《枫桥夜泊》诗后的1000年．那时，在欧洲有一种说法：“英国的听闻情况比意大利好．”1704年，两位认真的人：一位是英国牧师W．德勒，一位是意大利人阿韦朗尼，他们合作对两地的声音传播情况进行了实测，结果证实两国的声音传播情况差别不大．较早测量声速的是1636年法国人M．梅森，而后于1738年，法国科学院测得了比较准确的声速．
谈到大气中声音的传播，我们应当提到清朝的康熙皇帝爱新觉罗·玄烨（1654～1722年）．他是一位既聪明又博学的政治家．在他的随笔《几暇格物编》中，记载了一则他所做的关于声的实验，题目是“雷声不过百里”．他说：“朕以算法较之，雷声不能出百里．其算法：依黄钟准尺寸，定一秒之重线，或长或短，或重或轻，皆有一定之加减．先试之铳炮之属，烟起即响，其声益远益迟．得准比例，而后算雷炮之远近，即得矣．朕每测量，过百里虽有电而声不至，方知雷声之远近也．朕为河工，至天津驻跸，芦沟桥八旗放炮，时值西北风，炮声似觉不远，大约将二百里．以此度之，大炮之响比雷尚远，无疑也．”从玄烨的话里，看出他做实验很精细．所说的“黄钟”是古时一个标准音阶，它的律管长九寸径九分，可以当作标准长度．至于定1秒之重线，很可能使用的单摆摆长周期为1秒．定好了量测时间的标准，后面的测量就不难进行了．他的实验，和大致在同时代法国科学院于1738年测
声速的办法差不多．只不过玄烨没有提出声速的概念，而得到的是比例的概念，玄烨说的“得准比例”，便是现今单位时间内声波走的距离，也便是声速．可惜他未记下得到的比例是多大．
关于声的折射现象，到了19世纪，欧洲学者才定量地研究了温度梯度与声折射效应的关系．后来，人们逐渐认识到，要了解大气中声折射的复杂现象，就得要有一张声速沿高度变化的图．即声速作为距地面高度的函数关系．据现在人们的实测和理论计算，这个函数关系简略地可表为图2．从图2我们可以解释许多大气中声音传播的有趣现象．我们看到从B 点到地面数千米内，白天到晚上速度梯度相反．它可以解释地面声音晚上比白天传得远的原因，已如前面所说．
立春闺女回娘家的禁忌
我们还看到，这条曲线拐了几个弯．注意声速局部极小处C点，在这个高程上发声，任何方向的声音都会折射弯向水平．因为从C点往上看，它的梯度正好和夜间地面上声速梯度一样，从C往下看，也是远离C的高度声速变大，所以无论怎样，声音都会弯向过C 的水平线．就是说，这个高程，声音传得特别远，称为声道．而具有声速极大值的D点，则相反，当声音传播接近它时，有一部分会折射返回声波来的那一侧，犹如波的反射．夏天打雷，总是在闪电之后．闪电只是一瞬间的事，也许不到千分
之一秒．可是一次闪电之后，往往雷声隆隆不绝，要持续好一段时间．这原因就是由于沿高度声音反射，有时来回若干次，就像在山谷中喊一嗓子听到的不断回声．事实上，夏天雷雨前，声速分布比图2要复杂得多．这时由于近地的风、云，声速分布不仅沿高度变化，沿水平也变化，会造成极复杂的声折射现象．
在第一次世界大战时，发现了一个奇怪现象．一门不断发射的大炮，当有人驱车从数百千米外的远方驶向它时，起初听到炮声隆隆，但驶得更近时，在一段路上却听不到炮声．原因是，起初听到的炮声是大气反射的波，更近些是静区，再靠近又听到从大炮直接传来的声波．
风对声音的传播是有影响的，声音的速度在顺风和逆风时不同．顺风时，是静止空气中声速c加上风速，而逆风时要减去风速．但是风速沿不同高度的分布是增加的，而且近似地按指数增加．高空风速大，贴近地面小，于是逆风时，高空声速小于地面声速；顺风时高空声速大于地面声速，这样，在刮风时，顺风时声音的折射犹如夜间，而逆风声音折射犹如白天．这就是为什么在刮风时听人讲话，站在下风处听得格外清楚，也就是荀子在《劝学》中所说的：“顺风而呼，声非加疾也，而闻者彰”的道理．
前面谈到的玄烨所做的声速实验，的确很仔细，他甚至没有忽略他在天津听到芦沟桥炮声时刮的是西北风，可见他已经意识到风对声音传播会产生影响．他当时处于下风，所以听得较远．然而夏天打雷
的时候，恰好天空温度较低，声音一般向天空折射，玄烨所以听不到超过百里以外的雷声，很可能他是处于声静区．听到声音与否，不仅同雷炮二者发声的能量有关，还同听者所处的地方和气象条件有关．设想玄烨听炮声是处于上风头，听到的炮声未必会比雷声距离远．所以还不能就一般地说：“大炮之响比雷尚远，无疑也．”
虎牙夹子哥是什么梗赵丽颖冯绍峰亲子鉴定声在水中的传播也类似于在空气中的传播．二次大战中发现了海水深层存在声道，在那里声波可以传播数千千米．这个现象受到很大重视，因为用它可以监视敌方潜水艇的动态，它至今还是水声学技术应用的重要课题．
声在固体中传播要复杂一些，但也无非是折射反射现象．近代精密仪器可以测出在地球另一边发生的地震和核爆炸．依靠多点测量可以推算它的大小和准确位置．利用人工爆炸，声在固体中传播的折射、反射，并收集这些讯号加以分析，还可以用于地质探矿．既然波的传播和速度有关，而速度又和介质的密度有关，所以收集各个方向传来的声波可以从中分析出介质的密度．这种技术的应用称为声全息．
要深入了解这些技术的细节，在力学学科中有一个研究方向，称为分层介质或不均匀介质中的波和波动问题的反问题．声音是一种波，光也是一种波，在不均匀介质中，光波也会折射，它们都是同一个道理．“海市蜃楼”现象就是光折射造成的．
“夜半钟声到客船”是1200多年前的诗句，诗句概括的科学事实不断为后来的科学发展所证实．人类对自然的认识逐渐进步着，我们沐浴在科学发展的薰风化日之中．当我们反复吟诵这优美的诗句时，又怎能不叹服这诗句的语言美和科学美的完整结合．千年来日益发展的科学技术，不正是对这诗句作更为精细详尽的注解吗？
>千里共婵娟表达了什么
发布评论