Question

战国时期墨家是如何运用共振效应？

Answer 1

战国时期，墨家曾在战争侦察中运用声的共振效应。《墨子》一书中，记载了两种稍有不同的埋坛入地以判断地下声源的方法，用来识别敌人挖洞攻城的阴谋：“令陶者为罂，……置井中，使聪耳者伏罂而听之，审知穴之所在。”(《墨子•备穴篇》)第一种方法是当敌军挖坑道攻城时，守军在城中挖井，沿城墙每隔五步(约6米)挖井一口，紧挨墙根以增大声的传播能。遇高地挖到当时的丈五尺(约3米)；低地则挖到地下水位之下三尺(约60厘米)为止。让陶工烧制坛子，每个容积在四十五斗(约78升)以上。坛口紧绷生革一层，放置井中。听觉灵敏者伏于坛口旁听坛中的响声，便可确定敌方是否在挖坑行动，以及判断出挖坑的方位，便于迎击。这样的设置，是固体传声原理的应用。当挖坑声经地面传来时，其传播的声能远远大于以空气为媒介传播的声能。声波传到坛子，由于坛口蒙皮的坛腔形成一个共振腔，可以产生“交混回响”，引起坛口蒙皮的振动，易为人察觉。与此同时，还可以根据三四个相邻坛子的响度差，提高确定声源方位的准确性。值得注意的是，遇高地时所挖的深度(丈五尺)要大于低地所挖的深度(三尺)，这是考虑到高地缺少水分，传声介质太疏，而低地较润较密，传声性能相对要强一些的缘故。

第二种方法是在城墙根的同一个深坑内埋设两个稍有距离的坛子，根据它们的响度差来判断敌人所在的方向。用这样的方法，在同一口井内就可大致判断出声源的偏向方位，然后再与邻井的坛声作比较，就有较大的把握了。根据类似的思想，现代声学中有所谓的“双耳效应”，可见古人的智慧确实不可低估。