对声音本性的认识

中国古代对声音波动性的认识，远未达到近代科学的水平。古人对声音本性的探讨，从物理学角度来看，还处于对各类发声现象的描述和思辨的状态。但在这些描述和思辨中，不乏真知灼见，对声音的波动性，也有所触及。

古人探讨声的本质，有一个显著特点，就是与气的学说密切相关。这一方面是由于元气学说作为宇宙万物本原理论，广泛影响并深入到各门具体科学，另一方面也是由于古人在长期的观察实践中，体会到声音的产生、传播的确与气的存在分不开。这两方面的结合，有助于人们向正确认识声音的波动性方面发展。

早在先秦，《庄子》一书就已涉及到自然界空气流动造成的发声现象，

《齐物论》篇说：

“夫大块噫气，其名为风。是唯无作，作则万窍怒号。⋯⋯大木百围之窍穴，似鼻、似口、似耳、似■、似圈、似臼、似洼者、似污者、激者、謞者、叱者、吸者、叫者、譹者、宎者、咬者，前者唱于，而随者唱喁。泠风则小和， 飘风则大和。厉风济，则众窍为虚。”

这一段，就列举了树木上各种各样的窍穴，说当它们受到风的吹击时，就会

发出各种各样不同的声音。风有大小不同，声音也随之变化。当烈风止息时

（济，作停止讲），由这些窍穴发出的声音也同时停止，万籁俱静，同处于虚静状态。

这段话把自然界一些声现象与空气流动结合了起来，是对这些声现象产生原因的一种解释，但这一解释与声的波动说无涉，因为流动、振动、波动毕竟是完全不同的概念。

《齐物论》篇又提到：“夫言非吹也，言者有言，其所言者特未定也。果有言邪？其未尝有言邪？其以为异于鷇音，亦有辨乎？其无辨乎？”鷇音， 注者以为将要破壳而出之鸟音。吹，指上段空气的吹动。人讲话不同于风刮动时发出的声音，自然是因为话带有信息，可以起到交流作用。但语言的本质到底是什么？人讲话与刚破壳而出的小鸟的唧唧声究竟有什么不同？庄子此论，本意是要说明语言作为人们相互交流的工具，彼此间的差别是相对的， 但它在无意中却可以启发人们想到：各种声音现象背后，有没有共同的本质存在？从今天的知识出发，我们可以肯定回答：各类声音，无不表现为空气的振动，这就是它们的共同本质。那么古人对此有什么样的认识呢？

东汉王充认识到声音现象是空气的一种特殊运动形式，他称其为“括”， 说：

“生人所以言语吁呼者，气括口喉之中，动摇其舌，张歙其口，故能成言。譬犹吹箫笙，箫笙折破，气越不括，手无所弄，则不成音。夫箫笙之管， 扰人之口喉也；手弄其孔，犹人之动舌也。”（《论衡·论死篇》）

生人，指活着的人。王充认为人的说话与箫笙之类乐器发音有内在的同一性，

都表现为气的“括越”。这里的“括越”，应该理解为气的振动。

王充还谈到了声音的传播，他说：“人坐楼台之上，察地之蚁蝼，尚不见其体，安能闻其声。何则，蝼蚁之体细，不若人形大，声音孔气不能达也。”

（《论衡·变虚篇》）这是说，蝼蚁身体小，即使有声音，离人稍远也就不能听到，因为它传播的距离近。王充又说：“鱼长一尺，动于水中，振旁侧之水，不过数尺，大若不过与人同，所振荡者不过百步，而一里之外澹然澄

清，离之远也。今人操行变气，远近宜与鱼等，气应而变，宜与水均。”（同上）一尺长的鱼，在水中游动，振起的水波，也不过向外传播百步远，一里之外，水面依然清澈平静。同样，人的行为（当然也包括说话）使周围气的状态改变，这一变化向外传播的范围，与鱼振荡水引起的水波向外传播情况也是类似的。值得注意的是：王充不仅用水波来比拟声音的向外传播，而且明确指出声音向外传播的方式是“气应而变”，即通过气与气之间的相互作用向外传播出去。这与我们今天对声波向外传播方式的认识是相通的。

唐末谭峭对声音特性的认识值得一提，他在评价音乐的作用时说：

“以其和也，召阳气，化融风，生万物也；其不和也，作以气，化厉风， 辱万物也。气由声也，声由气也，气动则声发，声发则气振，气振则风行而万物变化也。”（《化书·声气》）

“气由声也”，是说音乐的作用决定于它所发出的声音。“声由气也”，则

说声音本身的发出则决定于气。这两句话中的“气”含义不同，前者系指人之德行、操化之气，后者则指自然之气，可以理解为空气。谭峭明确指出， “气动则声发，声发则气振”，他把声音的产生及传播与气的振动联系起来， 很有见地。进一步，谭峭还对声音信息分布的弥散性做了描述，他说：

“形气相乖而成声。耳非听声也，而声自投之；谷非应响也，而响自满之。耳，小窍也；谷，大窍也；山泽，小谷也；天地，大谷也。一窍鸣，万窍皆鸣；一谷闻，万谷皆闻。声导气，⋯⋯气含声，相导相含，虽秋蚊之翾翾、苍蝇之营营，无所不至也。”（《化书·大含》）

形，指有一定形状一定质地的物体，它与空气相互作用而产生声音，“声发

则气振”，而气是弥漫充斥于所有空间的，这样它势必以振动这种形式，将声音向四面八方传播开去，造成声音的弥漫分布。王充之论，涉及声音传播范围的有限；谭峭所言，则强调声音分布的弥散性。合二者而观之，可以获得对这一问题比较完整的认识。

明末科学家宋应星对于声音本质也做了内容较为广泛的探讨。和前人一样，他也是在气的学说基础上讨论声音的发生和传播等问题。他认为，气在空间中的弥漫分布，是造成声音现象的必要条件，但不是充分条件。他说： “气本浑沦之物，分寸之间，亦具生声之理，然而不能自为生。”（《论气·气声二》）要形成声音，必须对弥漫分布的气施以剧烈作用方可。这可以是“两气相轧而成声”，如风声；也可以是“人气轧气而成声”，如笙簧之类；还可以是“以形破气而为声”。对于后者，宋应星列举了飞矢、跃鞭、弹弦、裂缯、鼓掌、持物击物等发声现象进行论证，认为所有这些声音现象都是由于物体急速运动冲击空气而产生的。他特别强调说：“凡以形破气而为声也， 急则成，缓则否；劲则成，懦则否。”（《论气·气声二》）理由是，“盖浑沦之气，其偶逢逼轧，而旋复静满之位，曾不移刻。故急冲急破，归措无方，而其声方起。”（《论气·气声二》）他这是从空气中之所以能形成声音的内部机理上去进行分析，所用语言尽管与近代科学相距还远，结论也未说到点子上，但他毕竟是从空气内部运动模式出发进行分析，标志着古人对声音本性的探讨进一步物理化了。

宋应星还讨论了声音的传播，他说：

“物之冲气也，如其激水然。气与水，同一易动之物。以石投水，水面迎石之位，一拳而止，而其文浪以次而开，至纵横寻丈而犹未歇。其荡气也亦犹是焉，特微渺而不得闻耳。”（《论气·气声七》）

将声音的向外传播比喻成水波的传播，这当然不够确切，因为声波是纵波， 而水波则是由于表面张力和重力联合作用而产生的较复杂的波。但无论如何，这种类比是古人对声音波动性认识的自然表露，在当时历史背景下，也是一种比较好的说明，因而是有其一定历史价值的。

最后，我们考察一下古人对有关声音独立传播现象的记述和认识。清初揭暄在为《物理小识》卷一·“气论”所作的注解中，对这一现象有所涉及， 他说：

“气既包虚实而为体，原不碍万物之鼓其中，而依附以为用也。凡诸有形色、有声闻，莫不赅而存之。天地之间，岂有丝毫空隙哉！⋯⋯如风声、水声、人声、鸟声，诸乐作声，一时异响杂奏，历历伦类，不相蒙掩。即重垣昏夜间，十方一耳，可使达也。”这是说，空气是弥散分布的，声音在空

气中的传播，当然也是弥散的，向四面八方，到处都有。但是这些弥散传播

的声音，彼此之间都互不影响。在同一地点，由四面八方传来的声音可谓“异响杂奏”，但却“历历伦类，不相蒙掩”。揭暄所说的，实际就是声波的独立传播现象。至于这一现象被冠以原理二字，并从机制上得到阐明，则是人们对声音波动性的认识步入近代科学之后的事情了。