趣味物理学-第21部分

按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！


看去的时候许多竖立着的大头针的投影一样。

我们时常要听从错觉的支配，但是这一点不能够完全认为是视觉上的
缺憾。它也有非常有利的方面，一般人就时常忘记了这一点。问题在于，
假如我们的眼睛不受任何错觉的作用，那么就不可能有绘画，我们也要失
去欣赏一切美术的机会了。美术家正是广泛地利用了人类视觉上这个缺点
的。

十八世纪的学者欧拉在他的有名的《有关各种物理资料书信集》里写
道：

整个绘画艺术是建筑在这个欺骗上的。假如我们习惯按真实的情况去
判断物体，那么，美术就没有地位，跟我们瞎了眼睛一般。那时侯美术家
会枉费了放在调色上的全部心机；我们会对他的作品这样说：这儿是一块
红斑，这儿是灰色的，那儿呢，一片黑的和一些白线；这一切都在同一个
平面上，看不到什么距离上的差别，而且也一点不象什么东西。无论这幅
作品上画着些什么，对我们说来，就会象纸上写的信一样。。在这种情
形，我们失去了愉快的有益的美术每天给我们带来的乐趣，不是会觉得可
惜吗？

光学上的“欺骗”非常之多，我们可以把视觉的错觉的各种例子收集
成整本册子，这里面有许多大家都已经很熟悉，也有一些知道的还比较
少。下面让我再举几个大家不大熟悉的有趣的例子。

图134　和135　是画在格子背景上的图，这两张图的效果都很好：你的


眼睛一定不肯同意说图134，上的字母①是竖直的，而你更难同意的是，
图135　上画的图竟不是一个螺旋形！你只好用直接的实验来断定：把铅笔
尖放到你认为是螺旋的线纹上，沿着那曲线画过去，就会知道你自己的判
断错了。同样，你可以利用两脚规来证明图136　上AC　线并不比AB　线短。
至于图137，138，139，140　的详细情形，可以看各图的说明。

图139　所生的错觉，竟严重到这样的情形：这本书最初某一版排印的

时候，发生过一件趣事，当出版者从制锌版的人手里拿到了这图的锌版，

竟认为那锌版还没有做完，准备送回制版的人，叫他把白线交叉地方的灰

色斑点去掉，我凑巧走进去，才给他解释明白了。

近视眼怎样看见东西？

患近视的人没有眼镜的话，是看不清楚比较远的东西的；但是他们在

不戴眼镜的时候究竟能看见些什么，他们所看到的东西究竟是什么情形，

这却是有正常视力的人难以理解的。但是患近视的人既是那么多，因此，

了解他们所看到的周围世界，应该是一件有益的事情。

首先，患近视的人（自然这里是指没戴眼镜的人）永远不可能看到线

条分明的轮廓，一切东西对他们来说都有模糊的外形。一个视力正常的

人，向一株大树望去，能够清楚地在天空背景上辨出个别的树叶和细枝。

患近视的人却只看到一片没有显明形状的模糊不清的幻觉般的绿色，细微

的地方是完全看不到的。

对于患近视的人，人的面孔要比正常视力的人所看到的更年轻更整
洁，因为面孔上的皱纹和小斑疤他们都看不见，粗糙的红色的皮肤也象是
柔和的苹果色。我们有时候会觉得奇怪，某人判断别人的年龄往往会差了
20　岁，对于美的鉴别力很奇怪，他时常一直把头伸到我们面前来向我们
看，仿佛从来不认识一样。。这一切常常不过是由于他近视的缘故罢了。

一个患近视的人不戴眼镜跟你谈话的时候，他根本看不到你的面孔，

至少他所看到的，跟你所预料的不同：在他面前只是一个模糊的轮廓，看

不出面孔上什么特点，因此，一小时后假如他再碰到你，他已经不认识你

了。患近视的人辨别一个人，大多是根据对方的声音，而不是根据对方的

外形的。这里视觉上的缺憾从听觉的敏锐上得到了补偿。

研究一下夜里的情形对于患近视的人是怎么一回事，也是很有趣的事
情。在夜里的灯光下面，一切光亮的物体，象电灯、照得很亮的窗玻璃等
等，对于患近视的人都变成很大，他所看到的就是不规则的光亮斑点和一
些黑影。街灯在患近视的人看来只是两三个大光点，笼罩了街道上别的部
分。他们看不见驶近的汽车；看到的只是两个明亮的光点（头灯），后面
只见黑漆漆的一大片。

甚至连夜里的天空，患近视的人所看到的也跟正常视力的人大不相
同。患近视的人只能看到前三四等星，因此，他所能够看到的，不是几千
颗星，而只是几百颗。但是这几百颗星在他看来却象一些很大的光球。月
亮在患近视的人看来显得非常大而且好象非常近；“半月”在他看来形状

①　在地心的两个地点中间不见得会全是空气，很可能中间隔着岩石，而声音在岩石里的传播速度并不是每
秒钟三分之一公里，这一点小说的作者大概也是疏忽了。

很复杂，很奇怪。

这一切歪曲以及仿佛放大的原因，当然是由于患近视的人的眼睛的构
造上有毛病。患近视的人眼球太深了，它收到的外面物体上每一点所发的
光线，不能够恰好集中在网膜上，而是在网膜的前面。因此光线射到眼球
底部的网膜的时候，已经又散了开来，就造成了模糊的像。


第十章声音和听觉

怎样寻找回声？

谁都没有看到过它，

听呢，——每个人都听到过，

没有形体，可是它活着，

没有舌头——却会喊叫。

——涅克拉索夫

马克·吐温写过一个笑话，说到一位不幸的收藏家想搜集。。你猜搜
集什么？搜集回声！他不辞劳苦地收买了许多能够产生多次回声的土地。

首先，他在乔治亚州收买回声，这地方的回声可以重复4　次，接着跑
到麦里兰去买6　次回声，以后又到美恩去买13　次回声。接下去买的是堪
萨斯的9　次回声，再下去是田纳西的12　次回声，这一次买得非常便宜，
因为峭岩有一部分崩毁了，需要加工修理。他以为可以把它修理好，但是
担任这个工作的建筑师却向来没有过把回声变成三倍的经验，因此终于把
这件事情搞坏了，——加工完毕以后，这地方恐怕只适宜给聋哑的人去住
了。。

这当然只是开玩笑；但是很好听的多次回声却也的确在地球上各地方
存在的，有的很早就已经引起大家注意，变成全世界出名的地方了。

这里可以提几个有名的回声的例子：在英国的武德斯托克，回声可以
清楚地重复17　个音节，格伯士达附近迭连堡城的废墟能够得到27　次的回
声，后来一堵墙壁给毁坏，这回声才“静默”下去。捷克斯洛伐克的亚德
尔士巴哈附近一个圆的断岩，在一定的地方上可以使7　个音节做3　次重复
的回声，但是离这个地点几步，即使步枪的射击也不会发生回声。更多次
数的回声曾经在米兰附近的一座城堡（现在已经不存在了）听到过：从侧
屋窗子放出的枪声，回声重复了40－50　次；用大声读一个单字，也能够
重复30　次之多。

山地里的回声跟平地上不同，种类很多，可是听到的机会反而少。在
山地里，要听到回声比在树林环绕着的平地里困难。

你就会明白这是什么原因。回声实际上就是从某个障碍物反射回来的
声波，它和光的反射一样。“声线”（就是声波传播的方向）的入射角也
等于它的反射角。

现在请设想你站在山脚下，而那会把你的声音反射回来的障碍物比你
站立的位置高，例如在AB　的地方。这儿不难看到，沿着Ca，Cb，Cc　等线
向前扩展的声波，经过反射，就不会到达你的耳朵，而在空间沿aa，bb，
cc　等方向散射开去。假如你站立的位置和障碍物在同一水平或者比障碍
物高，那么情形就两样了。沿Ca，Cb　向下传播的声音，沿CaaC　或CbbC
折线，从地面反射一二次后，会又回到我们的耳边来。两点之间地面的凹
陷，会使回声更加清晰，起着象凹面镜一样的作用。相反的，假如C，B
两点之间的地面是凸起的，那么这回声就很微弱，甚至根本不会传到你的


耳朵里；这样的地面会和凸面镜一样，把“声线”散射开去。

在不平坦的地面上寻找回声，是需要一定的技巧的。甚至已经找到了
最合宜的地方，还得知道怎样把它“召唤”出来。首先，你不可以站在离
障碍物太近的地方：应该让声音走过一段相当远的路，——否则回声回来
得太快，会跟原来发的声音汇合到一起。我们知道声音的速度是每秒340
米，那么就不难了解，当我们站在离障碍物85　米的时候，你应当在发出
这声音以后半秒钟，听到这个回声。

虽然回声的产生是“由于一切声音在空旷的空间产生自己的反映”，
——但是并不是所有声音反映得同样清晰的。“野兽在森林里吼叫，或者
是号角在吹，或者是雷声在轰鸣，或者是一个女孩子在土丘后面歌唱”，
所得到的回声都各不相同。所发声音越尖锐、越断续，所得到的回声就越
清晰。最好是用拍手来引起回声。人的声音引起的回声比较不清晰，特别
是男子的声音；妇女和孩子的高音调可以得到清晰得多的回声。

声音代替量尺

知道了声音在空气里的传播速度，在某些情形就可以用来测量不可接
近的物体的距离。这件事情在儒勒·凡尔纳的《地心游记》小说里也有过
描写。小说里的两位旅行家——教授和他的侄儿——在地下旅行的时候走
散了。后来他们能够听到对方的声音，这时候两人之间曾经有过这么一段
对话（这段故事是用侄儿的口吻叙述的）：

“叔叔！”我喊道。
“什么事，我的孩子？”一忽儿之后，我听到了他的回答。
“首先我想知道，我们两个人离开得有多远？”
“这个容易！”
“你的表走得好吗？”
“好的。”
“请你把它拿在手里。喊一声我的名字，并且就在喊的时候，记着表


上的秒数。我一听到你的喊声，就立刻重复一声我的名字，你就把听到我
的声音的时刻记下。”
“好的。那时候从我发出声音到我听到你的声音这个时间的一半，就

表示声音从我这里走到你那里所需要的时间了。你准备好了吗？”
“准备好了。”
“注意了！我喊你的名字了！”
我把耳朵贴着墙壁。一等“亚克谢立”①这个声音传到我的耳朵里，

我立刻重复了这个喊了一声。
“40　秒，”叔叔说，“因此，声音从你那里到我这里一共走了20　秒。
声音每秒钟大约走三分之一公里①，20　秒钟大约走7　公里。”

假如在这一段里所讲的内容你能够完全明白，那么你就会自己很容易

①　亚克谢立是侄儿的名字。
①　亚克谢立是侄儿的名字。

地去解答同一类的问题了。

我在望到离得很远的火车头放出汽笛的白汽以后，过了一秒半钟，才
听到了汽笛声。问我离这火车多远？

声音的镜子

树林，高院墙，大建筑物，高山，总之，一切反射回声的障碍物，都
可以说是声音的镜子；这些东西反射声音的情形，跟平面镜反射光线的情
形相同。

这种声音的镜子不但有平面的，还有曲面的。凹面的声音的镜子作用
跟反射镜一样，会把“声线”聚集在它的焦点上。①　

你只要找两只盘子来，就可以做一个有趣的实验。请把一只盘子放在
桌子上，把你的怀表用手拿在离这只盘底几厘米高的地方，拿另外一只盘
子侧放在头旁边耳朵附近，象图143。假如表、耳朵和盘子的位置都选得
正确（在几次试验以后就会成功），你会听到表的滴答声仿佛是从头旁边
的盘子上发出的一样。假如你把眼睛闭起来，这个错觉就会更加厉害，那
时候就真会不可能单凭听觉来判断，你的表究竟拿在哪一只手里——拿在
左手还是右手里。中世纪城堡的建筑师时常造出一些声音上的怪事，他们
把半身人像安放在声音的凹面镜的焦点上，或者放在巧妙地隐藏在墙壁里
的传声管的一端。附图144　是从十六世纪一本古书上复制出来的，那儿可
以看到上面所说的那些异想天开的装置：拱形的天花板把经过传声管从外
面送进来的声音送到石膏像的嘴上；暗装在建筑物里的很大传声筒把院子
里的各种声音送到大厅里的半身人像旁边，等等。走进这种房间里的客
人，会觉得云母石的半身像好象会说话唱歌一般。

剧院大厅里的声音

时常到各种剧院和音乐厅去的人，一定都清楚地知道：有些大厅里，
演员的言语和音乐的声音可以在很远的地方听得明了清楚，但是在有一些
大厅里，虽然坐在前排，也听得不大清楚。这现象的原因，在一部讲声波
和它的应用的书里有很好的说明：

在建筑物里发生的随便什么声音，会在声源发声完毕以后继续传一个
相当长的时间；它在多次反射作用下，绕着整个建筑物传了好几次，——
但是在这同时，别的声音又接着发了出来，使听的人时常不可能把各个声
音一个一个辨别清楚。例如假定一个声音要继续存在3　秒钟，又假定讲话
的人每秒发出3　个音节，那么那相当于9　个音节的声波就会一起在房间里
行进，因此产生了一团糟的噪音，使得听众没法听懂讲话人要讲的意思。

在这种情形，讲话的人只好一个字一个字分得非常清楚地讲下去，而
且不要用太大的声音。但是一般的情形恰恰相反，讲话的人在这种情形往
往更提高了声音，这样就只会把噪音更加增强了。

还在不久以前，能够建筑出合于声学要求的剧院，是认为侥幸的事情
的。现在呢，人们已经找到方法去消灭这种扰乱声音的现象（这现象叫做


交混回响）。这本书不打算详细谈这个问题，因为这只有建筑师才感觉兴
趣。我们只指出一点，就是，消灭交混回响现象的方法，主要是建造能够
吸收剩余声音的墙壁。吸收声音最好的是打开的窗子（就象孔吸收光最好
一样）；人们甚至把一平方米的打开的窗子