共振现象

当一个物体发声振动时另一个物体也随着振动，这种现象叫做共振。凡是共振的两个物体，它们的固有频率或者相同，或者成简单的整数比，如一比一，一比二，二比三。在古代典籍中有大量的关于共振现象的记述，并把这种现象解释为“同声相应”（《周易·乾》），或“声比则应”（《吕氏春秋·有始览·应同篇》，又《恃君览·召类篇》）。这个解释和现代的科学定义几乎完全相同。

公元前四到三世纪，《庄子》一书最早记下了瑟的各弦间发生的共振现象。在这部书的《杂篇·徐无鬼》中说：“为之调瑟，废于一堂，废于一室。鼓宫宫动，鼓角角动。音律同矣。夫改调一弦，于五音无当也，鼓之，二十五弦皆动。”

这里描述的瑟有二十五根弦。宫、商、角、徵（zhǐ）、羽是古代人使

用的乐音音名，相当于现在的 do、re、mi、sol、la。当在高堂明室中放上一具瑟（“废”是放置的意思），进行调音时，人们发现：弹动某一弦的宫音，别的宫音弦也动；弹动某一弦的角音，别的角音弦也动。这是因为它们的音律相同的缘故。如果改调一弦，使它发出的音和五音中的任何一声都不相当，再弹这根弦时，瑟上二十五根弦都会动。我们知道，这条弦虽然弹不出一个准确的乐音，但它的许多泛音中总有那么几个音和瑟的二十五根弦的音相当或成简单的比。这就是它会和瑟的二十五根弦都共振的道理。

《庄子》的这段文字肯定是调瑟实验的忠实记录。它不仅指出基音的共振现象，而且发现了基音和泛音的共振现象。这后一个发现在声学史上是了不起的成就。

宋代的沈括曾作演示共振的实验：先把琴或瑟的各弦按平常演奏需要调好，然后剪一些小小的纸人夹在各弦上。当你弹动不夹纸人的某一弦线时， 凡是和它共振的弦线上的纸人就发生跳跃颤动（《梦溪笔谈·补笔谈》卷一

《乐律》）。这个实验比西方同类实验要早几个世纪。

如果说发现共振现象只是观察认真的证明，那么，发现消除共振的方法无疑是科学才智的伟大体现。据史籍记载，晋代张华（232—300）对共振现象作出了正确的解释，并提出了消除共振的方法。据南北朝刘宋刘敬叔（？

—468？）撰《异苑》卷二：“晋中朝有人蓄铜澡盘，晨夕恒鸣如人叩。乃问张华。华曰：‘此盘与洛阳钟宫商相应。宫中朝暮撞钟，故声相应耳。可错令轻，则韵乖，鸣自止也。’如其言，后不复鸣。”故事发生在西晋国都洛阳。皇家宫殿里朝暮撞钟，当地某人家中悬挂的乐器“铜澡盘”（今称作“钹”）就相应地产生共振（共鸣）。张华不仅知道它共鸣的原因，而且还知道消除它的方法：把铜盘周围稍微锉去一点，它就不再和宫中的钟声共鸣了。现在我们知道，把铜盘稍微锉小一点，也就改变了它的固有振动频率， 所以不再发生共鸣了。

还有一个有趣的故事，见韦绚撰《刘宾客嘉话录》（刘宾客就是刘禹锡， 曾官太子宾客）或王谠撰《唐语林》卷五：

唐朝时候，洛阳某寺一僧人房中挂着一种乐器——磬，它经常自鸣作响。僧人因此惊恐成疾，求医无治。他有一个朋友叫曹绍夔（kuí），是朝中管音乐的官员，闻讯特去看望僧人。这时正好听见寺里敲钟声，磬也作响。于是曹绍夔说：“你明天设盛宴招待，我将为你除去心疾。”第二天酒足饭饱之后，只见曹绍夔掏出怀中铁锉，在磬上锉磨几处，磬再也不作响了。僧人很觉奇怪，问他所以然。曹说：“此磬与钟律合，故击彼应此。”僧大喜， 病也随着痊愈了。

无论是铜盘还是石质的磬，只要稍稍锉去一点点，就改变了它们的固有频率。因此，它们就不再和钟声共振鸣响。这些故事，表明古代中国人具有丰富的声学知识。