第四章 二、声波的威力

二、声波的威力

能量的传输和共振影响离不开媒介，下面要多花一些篇幅介绍无处不在的声波和光波。与我们的肉体不同，声光具有超强的传输能力和穿越功能，可以携带信息和能量，是人类与高维连接的重要纽带。同理，如果高维要想影响人类，也必须通过这些媒介。

我们能感受到声与光，是通过声波与光波。

所有的声波均是机械波，它必须依靠介质进行传播，无法存在于真空（如太空）中。声波的频率范围很宽，人和动物的发声和听觉的频率范围不同。正常人耳听觉频率范围为20Hz—20000Hz，发声频率在85Hz—1100Hz（尽管如此，男女老少，先天和后天的个体差异很大）。科学家把频率低于20Hz的声波称为次声波（Infrasound），把频率高于20000Hz的声波称为超声波（Ultrasound）（图4.3）。

图4.3：次声与超声

我们把波在一个振动周期内的传播距离叫做波长（Wavelength），波长的基本测量单位是米（m）。根据波长公式：λ=v/f（λ-波长，v-波速，f-频率）,其中v是声波，波速为340米/秒,所以λ＞17m 是次声波的波长，λ＜0.017m是超声波的波长。频率越低，波长越长；频率越高，波长越短。所有的物体都有“固有频率”，一般来讲，单位质量越大的物体固有频率越小,共振频率越低。比如：石头＜骨骼＜肌肉＜血液。

 

• 次声波

次声波的频率很低。别看次声波每秒的振动次数不超过20次，它的波长却很长，可以几乎无损地传递很远的距离。大气对次声波的吸收很小，因而其穿透力极强，可传播极远而能量衰减极小，具有超强的破坏力。10Hz以下的次声波可以跨山越洋，传播至数千千米以外。通常的隔音吸音方法对次声波的特强穿透力作用极微，7Hz的次声波就可以穿透十几米厚的钢筋混凝土。

地震海啸、火山风暴、电闪雷鸣、漩涡湍流、磁暴极光、龙卷风等都会激起强大的次声波。人类活动中的火箭发射、导弹飞行、核爆炸、轮船航行、汽车急驰、高楼和大桥摇晃，甚至像鼓风机、搅拌机、扩音喇叭、有些器物引起的尖锐的摩擦声，都能产生次声波。1883年，印尼的克拉托火山大爆发，巨大的喷发激起强大的次声波，环绕地球3周，在远离火山几万千米的观测站测到了该次声波，这也是人类首次记录的次声波。1986年，美国航天飞机“挑战者”号升空爆炸，产生了历时12小时53分钟的次声波。

虽然人耳大多听不到次声波，它却对人体的影响却很大。人类各器官都存在细微而有节奏的脉动，这种脉动频率一般为2～16Hz范围内，质量越大，固有频率越小，如：脑部为8～12Hz，腹部内脏为6～9Hz，人体骨骼可能更低。当次声波正好作用于人体固有频率范围内时，身体器官容易发生共振，引起功能失调损坏、血压升高等全身不适。一旦次声波的强度很高，大功率的次声波会引起人体强烈的共振，从而造成呕吐不止、呼吸困难、肌肉痉挛、神经错乱、失去知觉、内脏变形、血管破裂等无法逆转的伤害。

次声波用于军事上，被誉为“无声杀手”，无论敌方躲在几十米厚的钢筋混凝土后面，还是乘坐在坦克中，或藏在深海的潜艇里，次声波武器均能轻而易举“一招致命”。上世纪60年代中期开始，法国国防部指令后来被誉为“声波武器之父”的加夫雷奥等人秘密研制这一全新“大规模杀伤性武器”。该研究的曝光源自1986年的一次声波武器测试实验，由于技术疏忽，致使次声波冲出实验室，导致距离实验室16公里远的30民居民莫名其妙死亡（“几秒钟后均变成了血肉模糊的尸块”）。2001年，加夫雷奥“次声波智能战士”军用机器人面世，它可以“瞬间杀死方圆十公里范围内的所有敌人”，一旦运用，海陆空均难逃一劫。目前，次声波武器还发展出“器官型”次声武器和“神经型”次声武器，分别与人体内脏和人脑阿尔法节律相同，两种武器均可以致人体严重不适，甚至死亡。网传美国在科索沃战争中曾使用次声波武器袭击敌方阵地，使敌人全部丧失战斗力；英国、以色列也均有使用声波武器解决地区骚乱的疑似案例。（以上案例均来自“度娘”，真实性无法确证。）由于次声波定向传播和强度调节等问题尚未解决，目前尚未公开实战运用。我们希望永远也不要试验成功，因为一旦大范围用于战争，将会给人类带来比核打击更为恐怖的灾难。

知道了硬度（质量）越高的物体，固有频率越低，某种程度上越“容易”产生共振，就明白了为什么有时候跌打损伤，肌肉并未明显损坏，却已经发生了骨折或骨裂。同理，由于共振发生的桥梁倒塌，也屡见不鲜，不是因为物体自身重量超过了桥梁承载，而是因为车辆以队列的方式通过桥梁时，其产生的次声波与桥梁主体产生了共振，对钢筋混凝土造成了“致命打击”。

次声波很可能可以解释很多编进青少年读本里的“未解之谜”，比如神秘莫测的世界十大禁地，“百慕大三角”、“日本龙三角”等。举几个真实的案例。1890年，一艘名叫“马尔波罗号”帆船在从新西兰驶往英国的途中，突然神秘地失踪了，20年后，人们在火地岛海岸边发现了它，诡异的是，船上上的东西完好如初，就连死去多年的船员也都保持着当年的“姿势”（尸体骨骼并未粉碎，但内脏可能先受损）。1948年，一艘名为“乌兰格梅奇号”的荷兰货船在通过马六甲海峡时，突遇海上风暴，救援人员及时赶到，却发现所有船员均已莫名其妙地遇难，调查人员把这场海难的罪魁指向风暴与海面惊涛引起的次声波。无独有偶，第一次世界大战期间，德军一艘军舰莫名失联，救援抵达的时候，发现海员们的尸体上没有任何伤痕，但将尸体带回解剖后，发现海员们体内内脏全部破裂；原来事发时海底发声强烈地震，虽然海员们听不到地震产生的次声波，但其破坏力却足以瞬间震碎人类内脏。

还记得20年前的美国纽约“911”恐怖袭击事件么？“双子楼”被恐怖分子劫持的飞机以790公里/小时的时速袭击后均没有当场爆炸，而是先分别燃烧了几十分钟，随后在数秒之内轰然倒塌。很多人研究这是一场高难度的“精确撞击”，因为北楼被撞为94-98层之间，南楼被撞为78-84层之间，相隔18分钟，但无法想象为什么爆炸起火却能导致两幢楼均“化为灰烬”。不妨猜测，不论恐怖飞机撞在具体哪一层，由于双子楼是钢结构框架（78000吨密置钢柱，墙面由铝板和玻璃组成），很可能是由于飞机猛烈撞击建筑产生的超强次声波，与整体建筑产生了强烈共振，这种共振在建筑的钢结构内迅速传导并经久不散，最终导致超越建筑承载力极限，两幢超级大厦顷刻坍塌为“灰尘”。

说到这里，生物学家普遍认为，极有可能是6500万年前的“小行星撞击地球”导致地球上恐龙瞬间灭绝。恐龙可是大型动物，无论是撞击引起的爆炸，还是火山喷发、海平面上升都会有一个求生反应的时间，但是化石给我们的证据是很多恐龙暴毙的时候均保持了觅食和行走的姿势，也就是说，灾难来临的时候恐龙都来不及完成吞咽或者意识到危险，就已经遭遇了“灭顶之灾”。有没有可能是小行星撞击地球产生了超强的次声波，次声波在极短的时间内将地球笼罩，并毁灭性地瞬间“击穿”了恐龙的内脏器官，但，由于有些恐龙的骨骼硬度很高，固有频率很低，就被原地“保留”了下来。

按照这个思路，如果有“远古人类文明”或其他相似生命体存在，其“血肉之躯”也不能幸免。除了他们的石头雕塑或石头房子、青铜或金银器皿，恐怕包含他们的骨骼（人体的骨骼硬度低于恐龙骨骼）在内的所有“存在”都会瞬间销声匿迹，多少年后在后人看来就是“神秘失踪”了，仿佛他们从未来过一样。

而与恐龙同时代幸存至今的生物，比如蜥蜴、鲎、三叶虫、蜜蜂、棘螈、海龟、鸭嘴兽、部分海洋生物等，其实并不比恐龙有更强的生命力或更高的耐热生存能力，很可能只是因为这些动物在进化的当时内脏的共振频率比灾难产生的次声波还要低，才以小小的身躯轻而易举地躲过了“万劫不复”的史前灾难。

 

• 超声波

超声波的“超”字因其频段下限超过人的听觉而来。我们人类耳朵能听到的机械波波长为2厘米～20米，因此，科学家将波长短于2厘米（一说1.7厘米，对应听觉频率20000Hz）的机械波称为“超声波”。超声波在水中传播距离比空气中远，但因其波长短，在空气中极易损耗，容易散射，不如可听声和次声波传得远。在实际应用中，波长短于3.4厘米(对应10000hz)的机械波都可以视作超声波研究，在医学、工业上广泛用于清洗、碎石、杀菌消毒、切削、焊接、钻孔等。

超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与其他波比较，超声波具有许多特性，如散射严重，穿透力不佳，但其作用于液体介质时，能够改变液体介质原来的密度，使其增大，产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒间发生猛烈的撞击作用，起到了很好的“搅拌”作用，从而使两种不相容的液体（如水和油）发生乳化，加速溶质的溶解。这就是我们日常中可以用来清洗首饰、眼镜、钟表零部件的“超声波清洗”。在干燥的冬季，如果把超声波通入盛水的罐中，机械波会使罐中的水破碎成许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气湿度，这就是“加湿器”的原理。医院治疗中，咽喉炎、气管炎等疾病，很难利用打点滴使药物到达患病的部位，此时利用加湿器的原理，把药液雾化，让病人吸入，能够提高疗效，这就是“医用雾化器”。

超声在介质中前进时所产生的效应，可以激起人体的若干反应。超声波的机械作用可软化组织、增强渗透、提高代谢、促进血液循环、刺激神经系统、缓解炎症、激活细胞等，因此具有超声波独特的治疗意义。组织细胞内的一些物质，通过超声的细微按摩，可以使细胞旋转和摩擦，促进新陈代谢、加速血液和淋巴循环，松软坚硬的结缔组织。

超声治疗应用于医院仅仅起步于上世纪40年代，后被广泛应用于美容祛斑除皱、改善肤质。超声手术已经可以实现不开刀、不留疤，在体外进行体内手术，这就是赫赫有名的“聚焦超声手术”，它通过低能超声波穿过身体聚焦到体内患处，当超声波聚焦成一个点时，身体中的病灶组织会发生凝固性坏死或直接消融，从而达到消灭肿瘤细胞的治疗效果。

我们平常体检中的B超就是典型的超声波检查，类似的超声波检查还有彩色多普勒超声（彩超）、M型超声、超声造影、弹性成像等。B超检查可以获得被检查器官的多个断层图像，从而便于医生直观地观察形态。多年来，超声外科在结石症治疗上应用广泛，超声波不仅可以准确检测出患者内脏结石，还可以用“超声波碎石”的方式不开刀“震碎”体内结石，减轻了病人手术痛苦。

自然界中，很多动物天然就是使用超声波的高手，能够利用超声波来定位猎物和障碍物。小小蝙蝠的视力非常差，还多在晚上活动，它们可以用口、鼻，甚至扇动翅膀来制造超声波，这些超声波的信号若在飞行路线上碰到其他物体，就会立刻反射回来，在接收到返回信息之后，蝙蝠就能顺利且迅速地完成听、看、计算与绕开障碍物的全过程。蝙蝠还可以利用敏锐的超声波侦测到水下鱼儿活动所产生的水波纹，捕食时贴近水面飞行，伺机猎捕。更令人惊奇的是，蝙蝠的超声波还能够探测到静止不动的飞蛾和在睡眠中的蜻蜓，不得不说是大自然极其高效的捕食者。（图4.4）

图4.4：人和动物的发声和听觉频率

海豚是生活在海洋中的胎生哺乳动物，享有“超声波猎手”的美誉，十分聪明可爱。每只海豚都有自己独特的语言，它们运用不同频率的超声波语言来互相交流。小海豚出生后会一直呆在母亲身边,直到6岁才离开。有研究表明，一只长大了的海豚智力发育刚好相当于6岁的人类幼儿，所以它们经常出现在海洋馆，与人类进行友好互动。海豚用下颚骨可以发出高达150000Hz的超声波，这些脉冲在水中传播达数百米，然后反射回海豚的耳朵，通过分析回声来确定目标物体的位置和形状，“感知”不同物品的材质，比如石头和海星。这种超声感应的方式被称为回声定位，也被称为“声纳”。这种“声纳”当然可以感知人体的骨骼结构，有记载海豚曾为救溺水的人类而与鲨鱼搏斗。它们的领导者还会带领海豚群体有规划地集体活动，甚至协作捕食。