共振现象的研究

我国对共振现象发现较早。成书于战国时期的《庄子?徐无鬼》中载：鲁遽“为之调瑟，废一于堂，废一于室，鼓宫宫动，鼓角角动，音律同矣!夫或改调一弦，于五音无当也，鼓之，二十五弦皆动。”当两根弦的振动频率比成整数倍时，就会发生共振(共鸣)，因此当鼓室(或堂)中某一弦时，堂(或室)中的对应弦就会产生共振。如果把某一弦调至五音之外，那么鼓动此弦时，也可以由此弦的泛音与另一瑟上的25根弦的基音频率成简单的整数比而共振。共振现象在秦汉时期已为人们所习见，如《易?文言》也有“同声相应，同气相求”的说法。宋人沈括还用纸人来做琴弦共振的实验，他说：“欲知其应者，先调诸弦令声和，乃剪纸人加弦上，鼓其应弦，则纸人跃，他弦即不动。”宋人周密以“羽毛轻纤之物”代替纸人做实验，也得到相同的结果。这两个实验是以视觉效应代替听觉效应，更加形象生动。这种实验，欧洲要到17世纪才出现，比我国晚了五六个世纪。晋唐时期人们还已掌握了消除共振的方法。《异苑》载，晋朝有人蓄铜澡盆，晨夕恒鸣如人叩。以此去问张华(公元232～300年)，张华说：此盆与洛阳钟宫商相应，宫中朝夕撞钟，故声相应。可栩令轻，则韵乖，鸣自止。这里的栩令轻是为了改变铜盆的固有频率，使其不与洛阳钟谐合，以便消除共振。《唐语林》也载，唐开元年间(公元713～741年)洛阳某僧寺有一磬常自鸣，僧惧而成疾。僧友人曹绍夔适来问疾，发现每当寺中敲击斋钟，此磬即作声响。于是绍夔说可以消除磬鸣，要僧人次日设盛宴款待。次日饭毕，曹出怀中锉，栩磬数处而去，其鸣遂绝。僧问其所以，绍夔说，此磬与斋钟律合，故击彼应此。僧大喜，其疾便愈。这段故事也说明古人早已掌握由改变物体的形状和质量从而改变其固有频率来消除共振现象的办法。