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人类的知识范围里 ， 总算已经知道宇宙间还有许多音声的存在 ， 而且用人类的耳朵 ， 绝对是无法听见的事实 。 例如频率过高与频率太低的音波 ， 人们都无法听到 ， 这已是大家知道的事实 。 所以老子所说：“大音希声” ， 也很自然地巧合于科学的道理了 。 但是透过有形音声的作用与功能 ， 在人类的知识范围里 ， 已经有如上述许多的无知 ， 更何况还有无形象可得的心声的神秘呢！
A1.声音是横波还是纵波？
波动是一种常见的物质运动形式 ， 声音就是以“波”的形式传播的 。 “波动”的形式又可以分为两种类型：一种是横波 ， 一种是纵波 。 那么 ， 声波是属于哪一种波动形式呢？让我们先了解一下横波和纵波吧 。 横波 ， 是质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的一种波 ， 也称凹凸波 ， 比如我们所熟悉的电磁波就是横波的一种 。 而纵波呢则是质点的振动方向与传播方向相互一致的一种波 。 为了理解这两种波动 ， 我们先来了解一下质点 。 质点就是用来代替物体的具有质量而不用考虑其形状和大小的点 ， 它只是一个实际上并不存在的理想化的模型 。
当振动物体上所有点的运动情况都相同时 ， 我们可以把它看作是一个质点 。 简单地说 ， 我们手中拿着一根绳子的一端 ， 上下抖动绳子时所产生的就是横波 ， 此时绳子在上下运动 ， 而波动却在水平向外传播 ， 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直 。 而当我们用手拿着弹簧的上端 ， 快速地上下抖动时 ， 弹簧所产生的波动就是一个很形象的纵波 。 弹簧上下振动 ， 波动也随着向下传播 ， 这就是纵波 。
般来说 ， 声音是一种纵波 ， 因为“声源”在空气中振动时 ， 一会儿压缩空气 ， 使其变得“密集”；一会儿空气膨胀 ， 变得“分散” ， 形成一系列时疏时密、错落有致的变化的波动 ， 从而将振动能量传递出去 。 此时 ， 声波的振动方向与传播方向是一致的 ， 由此推断 ， 声波属于“纵波” 。 而且 ， 横波只能在固体中传播 ， 而纵波能在任意介质中传播 。 从声音可以明显地在空气中传播这一点 ， 我们也能很容易判断出声波是“纵波”了 。
A2.什么是共振？
中国北宋科学家沈括在他的科学著作《梦溪笔谈》中记录了他曾经做过的一个有关共振的实验：他将一个剪好的小纸人放在琴弦上 ， 拨动其他琴弦 。 他发现当他拨动其中的某一根琴弦时 ， 小纸人会跳动 ， 而当他弹动其他琴弦时 ， 纸人则不会跳动 。 这是为什么呢？你知道吗？其实 ， 这种现象就是声学上的共振 。 我们要了解共振 ， 首先应该了解一下振动的属性 。 振动具有一定的频率 ， 即单位时间内完成振动的次数 ， 通常我们测定的频率是1秒内物体完成振动的次数 。 而振动物体离开平衡位置的最大距离叫作振动的振幅 ， 从振幅的角度我们可以了解物体振动幅度的大小和振动的强弱 。
每一个物体本身发生振动的频率是固定的 ， 这个频率就叫作固有频率 。 而当我们用一个周期的力作用于拥有固有频率的物体时 ， 我们就会发现 ， 只有这个力的频率和物体的固有频率相同时 ， 振幅才最大 ， 这种现象就是共振 。 此时的振动频率就是共振频率 ， 也就是说 ， 物体在受力振动时只有在发生共振的情况下的频率才叫作共振频率 。 共振频率和固有频率在数值上是相等的 。 举个简单的例子来说：当我们用不同振动频率的音叉靠近悬挂着的乒乓球时 ， 我们会发现 ， 只有在音叉振动频率与乒乓球的固有频率相同时 ， 乒乓球跳跃的幅度才最大 ， 这就是共振现象 。
共振在生物学中也被称作“共鸣” ， 它指的是物体因共振而引起的发声现象 。 比如 ， 两个固有频率相同的音叉靠近 ， 其中一个振动发声时 ， 另一个也会发声 。 因此 ， 当沈括在弹动某一根琴弦时 ， 小纸人就会随着跳动 。 因为这根琴弦的振动频率与放置小纸人的琴弦的固有频率相同 ， 它们就发生了共振现象 ， 小纸人就跳动起来了 。
A3.共振有没有危害？
共振不仅可以为我们带来一些奇妙的体验 ， 同样也可能带来一定的危害性 。 在18世纪中叶的欧洲 ， 一队拿破仑的士兵在指挥官的口令下 ， 迈着雄壮整齐的步伐 ， 通过法国昂热市的一座大桥 ， 可是在士兵们快要走到桥的中间时 ， 这座桥梁突然发生了剧烈的颤动并最终断裂倒塌 ， 致使许多官兵和市民落入水中 ， 很多人失去了生命 。
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