中国古代的共振实验及应用

　　什么是共振？共振是一种物理现象。在声学中也称共鸣，一个物体振动的时候，另一个物体了随着振动。发生共振的两个物体，它们的固有频率一定相同或简单的整数比。
　　我国人民早在公元前4世纪到公元前3世纪，就已经进行研究共振原理了。我国《庄子· 杂篇·徐无鬼》中，记载着西周时代一个叫鲁遽的人做的共振实验。他把两把瑟分别放在两个房间，将其中一瑟某弦弹一下，隔壁那具土瑟上同样的弦也会发声，音律相同，他又改变实验方法，将瑟乱弹一气，结果出来很多泛音 ，另一具瑟上的每根弦都或多或少地应声而动。这就是世界上最早的共振实验。
　　东汉以后，三国纷争年代，有一天，魏都洛阳宫殿前面的一口大钟，突然无缘无故地鸣响起来。满朝文武议论纷纷，以为是不祥之兆，魏帝心惊肉跳，惶惶不可终日，事情传到青年张华耳中，只见他从容说道：“那没有什么值得大惊小怪的地方，不过是因为四川铜山有山崩发生，因而引起宫中大钟相应自鸣罢了。”当时崇尚迷信，张华的科学见解和者盖寡。几天以后，四川的消息传来，正是洛阳宫钟自鸣的那个时辰，蜀中发生了一起铜山崩塌事件。张华的预言应验了，从此名声大振。又有一天，一个人来向张华请教，说是他家有个洗澡用的大铜盆，每日早晚总会嗡嗡作响，就象有人在敲打一样，也不知什么缘故。张答道：这只铜盆和洛阳宫中大钟的音调相谐，宫中每天早晚都要撞钟，所以使铜澡盆有声相应。张华还告诉他只要把铜澡盆锉掉一点，使它变轻了，便不会再作响。那人照着去办，果然就不响了。张华在那时就懂利用共振原理，消除共振的办法，实在是很了不起的。
　　我国宋代科学家沈括，做的共振实验是别出心裁的。他把剪成的一个小纸人挂在一根弦线上，弹动可以发生共振的弦，纸人就跳跃颤动，弹动别的弦，纸人却不动。这个实验比欧洲所做的同样实验早好几个世纪。15世纪，意大利的达芬奇者开始做共振实验，直到17世纪，牛津的诺布耳和皮区特者以所谓的纸游相当于纸人一样的东西实验，来证明弦线的基音和泛单的共振关系。
　　我国对共振原理也早有所应用。战国初期，各诸侯国大动干戈。战争中的攻城技术花样不少。地道战术是很厉害的一招。为了识破敌人挖洞攻城的阴谋。墨家利用声学知识想出了一个办法，守军在城内沿城墙根约每隔6米挖一口井。深约3米左右。让陶工烧制坛子，有耳朵灵敏的人日夜值班，并将耳朵贴在坛口侦听。如果敌人正在挖地道，通过坛中的声音就能觉察。这种方法不仅能判断敌人否在挖洞，还能从不同的坛口的声音确定声源方向。即地道的大致方位。这个方法很有声学理论根据。因为敌人挖地道的声波经同地下传到坛子，坛子内空气柱发生共鸣，再引起坛口蒙皮的振动，因此声音就大了。