Popular science work
唐代詩人張繼的《楓橋夜泊》是一首膾炙人口的絕句。
“月落烏啼霜滿天”詩的首句，寫了月落、烏啼、霜滿天三種與午夜有密切關(guān)連的景象。月落寫所見，烏啼寫所聞，霜滿天寫所感，水鄉(xiāng)秋夜的幽寂清冷氛圍又和諧地與詩人的孤孑清寥感受統(tǒng)一在一起。
詩的第二句“江楓漁火對愁眠”，寫了岸邊的楓葉、江心的漁火，構(gòu)成的圖景引發(fā)出詩人心緒不佳的愁情。楓葉，成了深秋寒涼、一年將盡的象征；漁火，使人想起漁家孤寂冷落、飄泊不定的生活 。“對愁眠”概括了詩人和舟外的景物之間一種無言的交融和契合。
“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船”，“夜半鐘聲”就成為表達(dá)詩人內(nèi)心深處難以言傳感受的神來之筆，有了寒山寺的夜半鐘聲，“楓橋夜泊”之神韻才能活靈活現(xiàn)地表現(xiàn)出來。
然而這神來之筆卻是在科學(xué)原理的指引下才得以實(shí)現(xiàn)的。聲音是由于振動(dòng)而產(chǎn)生的，它的傳播是依賴介質(zhì)的。振動(dòng)的物體能使鄰近的空氣分子振動(dòng)，這些分子又引起它們鄰近的空氣分子振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲音，聲音以聲波的形式傳遞。由于分子振動(dòng)產(chǎn)生的聲波的方向與波傳遞的方向相同，所以是一種縱波。沒有空氣的空間里不可能有聲波。聲音不僅可在空氣內(nèi)傳遞，也可在水、土、金屬等物體內(nèi)傳遞。這些物體是架在發(fā)聲物體和我們的耳朵之間的橋梁，聲音正是通過這些物體才傳到我們耳朵中來的。假如在發(fā)聲物體與我們耳朵中間什么物體也沒有，那么我們就聽不到聲音了。
科學(xué)家曾做過這樣的實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)密封的玻璃罩里放進(jìn)一個(gè)電鈴，人們在罩外可以聽見鈴聲；當(dāng)用抽氣機(jī)把罩內(nèi)的空氣抽去時(shí)，人們只能看到鈴在動(dòng)。卻聽不到鈴聲了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明，如果在發(fā)聲物體周圍沒有任何物體，那么聲音就不能向外傳播。聲音傳播最關(guān)鍵的因素是要有介質(zhì)，介質(zhì)指的是固體、液體和氣體，它們是聲音能傳播的前提。登上月球的宇航員即使面對面交談，也需要靠無線電，那就是因?yàn)樵虑蛏蠜]有空氣，真空不能傳聲。聲音在不同的介質(zhì)中傳播的速度是不同的，在空氣中（15攝氏度）是340米/秒，在水中（常溫）是1500米/秒，在冰中是3230米/秒，在鋼鐵中是5200米/秒。
聲波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)或進(jìn)入同一種介質(zhì)密度不同的區(qū)域時(shí)，聲波傳播的路徑就會發(fā)生彎曲，這種現(xiàn)象稱為聲波的折射。
為什么夜里的鐘聲客船上的人能夠聽得很清楚呢？除了晚上比較寂靜，干擾的噪音少之外，還有一種重要原因就是聲音發(fā)生了折射。聲音為什么會在同一種介質(zhì)中發(fā)生折射呢？原來，聲音在空氣中的速度隨溫度的變化而變化，溫度每上升或下降5攝氏度，聲音的速度隨之上升或下降3米/秒。白天地面溫度比較高，氣溫是向上遞減的。由于在豎直方向上溫度分布的差別，就會產(chǎn)生聲音的折射現(xiàn)象。沿水平方向傳播的聲波靠近地面部分比離地面遠(yuǎn)的傳播得快，聲音傳播的路徑向上彎曲，也就是說，聲音在比較暖和的空氣中傳播的速度比在寒冷的空氣中快，因而聲音在白天不會沿地面?zhèn)鞑ズ苓h(yuǎn)。在結(jié)霜的夜晚，地面溫度很低，而離地面遠(yuǎn)的空氣溫度比較高，因而使聲音向下折射，這樣聲音在地面附近就能傳播得比較遠(yuǎn)，因此位于寒山寺里的鐘發(fā)出的聲音，才會清楚地傳到江面上的客船。
“夜半鐘聲到客船”的神韻和美，不僅來自文學(xué)藝術(shù)之美，也來自科學(xué)之美。
來源：科普時(shí)報(bào)
