你聽(tīng)過(guò)沙子唱歌嗎?在敦煌鳴沙山,人從沙丘頂滑下來(lái),腳底下的細(xì)沙就會(huì)發(fā)出像管風(fēng)琴一樣的轟鳴,聲音能飄出好幾公里遠(yuǎn)。這種奇事叫鳴沙,全世界找得到一百多處類(lèi)似的地方,但科學(xué)家到現(xiàn)在還沒(méi)完全搞懂它到底怎么發(fā)出聲的。
沙子的嗓子藏在哪兒呢?早年間有研究者發(fā)現(xiàn),沙子唱歌的時(shí)候,沙粒會(huì)堆出類(lèi)似樂(lè)器共鳴箱的樣子。沙流往下滑,空氣在沙粒的縫隙里鉆來(lái)鉆去,振動(dòng)的頻率剛好和沙丘里的天然音箱對(duì)上了,聲音就被放大了。吹口琴時(shí)氣流過(guò)簧片振動(dòng),再靠琴身把聲音放大,差不多是這個(gè)道理。但這說(shuō)法有個(gè)小問(wèn)題,有些鳴沙的地方,沙丘里面壓根沒(méi)有明顯的空肚子。
另一些人覺(jué)得,秘密可能就在沙粒自己身上。敦煌鳴沙山的沙子里,有5%到8%是石英顆粒。這種礦物有個(gè)本事,受擠壓會(huì)產(chǎn)生電荷,也就是壓電效應(yīng)。沙?;ハ嗄Σ恋臅r(shí)候,石英晶體被擠著,就會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的振動(dòng)。用指甲刮梳子,梳齒震動(dòng)會(huì)發(fā)出嗡嗡聲,沙粒發(fā)聲的道理有點(diǎn)像這個(gè),只不過(guò)靠的是自身的體質(zhì)。有意思的是,鳴沙山的沙層底下還有層潮濕的沙子,這層地底音箱能把沙粒震動(dòng)的微弱聲響放大一百倍。
在寧夏沙坡頭,科學(xué)家還見(jiàn)過(guò)更有意思的事:下過(guò)雨之后,鳴沙會(huì)暫時(shí)閉嘴。原來(lái)濕度一高,沙粒表面的小細(xì)孔會(huì)被水膜蓋住,原來(lái)的共振條件被破壞了。這也能解釋為啥鳴沙大多在干燥少雨的地方,大自然得把濕度控制得剛剛好,才能奏出這場(chǎng)沙漠交響樂(lè)。
中國(guó)科學(xué)院屈建軍團(tuán)隊(duì)的研究看到,鳴沙的沙粒表面布滿了納米級(jí)的蜂窩狀小洞,這些小孔就像無(wú)數(shù)個(gè)微型喇叭。沙?;瑒?dòng)的時(shí)候,小孔里的空氣被擠成氣泡,氣泡破了產(chǎn)生的振動(dòng)疊在一起,最后就變成了人能聽(tīng)到的聲音。這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家第一次在實(shí)驗(yàn)室里造出了鳴沙的聲音。
不僅如此,鳴沙里還藏著更深的科學(xué)門(mén)道,沙粒之間那種自己組織起來(lái)的振動(dòng),和鳥(niǎo)群遷徙時(shí)一起轉(zhuǎn)向、魚(yú)群游動(dòng)用同樣的節(jié)奏擺尾巴,其實(shí)有點(diǎn)像。這些看起來(lái)亂糟糟的個(gè)體,怎么就在特定條件下湊出了整體有序的波動(dòng)?解開(kāi)這個(gè)謎,說(shuō)不定能給材料科學(xué)、復(fù)雜系統(tǒng)研究指條新路子。
站在鳴沙山頂,聽(tīng)著腳底下傳來(lái)的低沉轟鳴,突然明白了:這片看著安安靜靜的沙漠,其實(shí)時(shí)時(shí)刻刻都在奏著只有自己懂的樂(lè)章。人類(lèi)對(duì)自然的琢磨,就像沙丘上流動(dòng)的紋路,一直在朝著真理慢慢靠近。
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