声的传播与发声原理的探讨
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据北魏郦道元《水经注》卷三十四《江水》记载:陈遵在造江陵金堤(公元512518)时,曾利用鼓声推算高地的高度,可能是利用鼓声的传播速度推算的。这一记载很有意义。

  对于发声原理,东汉王充在《论衡·论死篇》中先说明人的语言是由于“气括口喉之中,动摇其舌,张合其口”而生的,然后推广到“箫笙之管,犹人之口喉也,手弄其孔,犹人之动舌也”。宋代张载(10201077)及明代王夫之(16191692)进一步形成“形”(物体)与“气”相冲突而发声的观点:“声者,形气相轧而成”。可以是“两气”相碰,如“谷响雷声之类”,“两形”相碰,“桴鼓所击之类”,“形轧气,羽扇敲矢(指羽扇生风、飞矢鸣镝)之类……气轧形,人声笙箫之类”(《张子正蒙注》)。明宋应星具体考察了声的发生的几种情况:“冲”(“飞矢”),“界”(“跃鞭”),“振”(“弹弦”),“辟”(“裂缯”,即撕丝织品),“合”(鼓掌),“击”(挥椎)。他认为发声第一必须有气:“气而后有声”,“气本浑沦之物,分寸之间,亦具生声之理,然而不能自生”;第二必须是“以形破气”,“气之一动”,“急冲急破,其声方起”,例如“击物”就是“气随所持之物而逼及于所击之物有声焉”(《论气·气声》)。

  关于声音发生与传播更为深刻的见解是王充和宋应星指出的。王充在《论衡·变虚篇》中将鱼“动于水中,振旁侧之水”与人的“操行”(行动)引起“气应而变”加以对比。宋应星则明确提出“物之冲气也,如其激水然。气与水,同一易动之物。以石投水,水面迎石之位,一拳而止,而其文浪以次而开,至纵横寻丈而犹未歇。其荡气也亦犹是焉,特微渺而不得闻耳。”(《论气·气声七》)。他们明确指出:“气”被“冲”如同“水”被“激”,“荡气”与水的“文浪”相似,可从“一拳”依次“开”至“纵横寻(古8尺)丈”犹未止,只是“荡气”微小到听不见而已,这就是“气声”。对声波的发生与传播从物理上分析如此精辟,在我国古代物理学中是很突出的。

  关于共鸣现象的趣闻,庄子调瑟时发现共振现象,沈括在弦共振时作纸人试验,喷水鱼洗的研究等,文献记载相当丰富。


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