人聲究竟能不能震碎玻璃：找對共振頻率

新浪科技訊 北京時間3日消息，“我不信！這不科學！”高曉松如是。

在昨晚江蘇衛視《最強大腦》中，一位選手用“獅吼功”震碎了高腳玻璃杯，而評委席上的高曉松直呼“不科學”，質疑道：“我是理工科出身，要看看真東西。我不相信書中才有的獅吼功，這與大腦無關！如果你可以當最強大腦，那麼能劈叉的都是最強大腦了。”高曉松的多番質疑引選手不滿：“我想這超出了高老師的認知範圍。”而在微博上，網友也紛紛吐槽高曉松這回有點兒“現”。

共振頻率：想想怎麼推鞦韆

多年前《科學美國人》雜誌曾有一篇報導，描述了這樣一個場景：“她步履從容地走上舞台，吸氣時胸脯鼓脹，朱唇輕，吐出一串串震撼人心的高音音符，只見香檳酒杯碎了，眼鏡鏡片震裂了，樹枝狀的裝飾燈炸裂了，她的聲音‘摧毀’了音樂大廳。”

與地球上所有其他物質一樣，每一塊玻璃都存在一個天然的共振頻率，一旦外界擾動，如聲波的頻率與之相匹配，便可能讓玻璃生大幅度的震蕩乃至引發破碎。而在這中間，玻璃瓶或玻璃杯尤其容易受到影響，因為它們的形狀是中空的近似管狀體，這也是為什麼當你敲擊它們時會發出一種類似鈴鐺一樣清脆的聲音。如果一個人唱歌時發出的聲音頻率與這種“鈴鐺”的聲音頻率相同，她/他發出的聲波會造成玻璃杯周遭空氣分子隨之震蕩運動，並且頻率與其共振頻率相同，於是這個玻璃杯也會隨之發生振動。而如果這名歌唱家的嗓音足夠嘹亮，玻璃杯是有可能會被震碎的。

物理學家指出，盡管用嗓音震碎玻璃杯是可能的，但你的嗓音必須非常嘹亮並且運氣要好。如果你能讓玻璃杯振動起來，這還並不就意味你能讓它破碎。破碎的發生很大程度上取決於其原始內部缺陷的存在情況。因此要想確保表演的成功，演員最好事先精心挑選一個存在微小裂紋，容易在震動下破碎的玻璃杯。

事實上，每件材料的表面都遍佈大量的微小裂紋和破碎，只是它們實在太過微小，人的肉眼無法看出來。但這些裂紋的形態分佈可以千差萬別，兩個在肉眼看起來完全一樣的玻璃杯，其強度可能完全不同，從而其中一個可以承受更高的音量，而另一個卻不行。

想震碎玻璃，音量是非常重要的一項參數，這是因為音量的大小直接正比於你能讓杯子周圍空氣分子生震蕩的幅度大小。簡單來，你發出的聲波從一個空氣分子傳往下一個空氣分子，直到擊中玻璃杯。當音量提升時，實際上你給玻璃杯施加的壓力就增加了。這就像你推一個蕩鞦韆的孩子，你推得越猛，這孩子蕩地就越快，但你如果推的太頻繁，你會發現每次推力生的效果不大，你必須等鞦韆下降到一定的地方再用力推一下才能達到最好的效果——也就是你推的頻率必須跟鞦韆的頻率保持一致——就像聲音的頻率必須吻合玻璃杯的自然共振頻率一樣。

原理簡單操作難：“大嗓門”是關鍵

包含在“聲音摧毀手段”背后的物理學原理看起來並不難理解。但盡管聽上去似乎不太難，但實際上在現實生活中要想真正實現用聲音震碎玻璃則極其困難。著名的義大利男高音歌唱家恩裏科·卡魯索(Enrico Caruso)據可以做到，但在他去世之后他的妻子否認了這種法。

那麼為何用聲音震碎玻璃會如此之難？讓我們再回到那個蕩鞦韆的例子。相對於你的手臂力量來，坐在鞦韆上的那個小男孩並不算太沉重，而對於震動的空氣分子而言，玻璃杯的重量几乎就像是一個體重數百斤的大胖子，根本難以對其施加大的影響。

因此只有那些最脆弱，最精緻的玻璃製品能夠生足夠大共振現象，從而能夠讓一部分人發出的聲音能夠在不使用聲音放大器的情況下將其震碎。1970年代曾經有一個非常有名的商業片，其中一名女演員用聲音震碎了一隻葡萄酒杯，之后這個把戲又被多次使用，但所有這些都借助了聲音放大器。將聲音聚焦對準一個目標的做法還有一項應用，那就是超聲波碎石，但不同的是醫生們不需要考慮讓聲波的頻率與你體內結石的共振頻率相同，他們只需要集中足夠強大的聲波能量即可。一樣的，如果一名歌唱家的聲音能足夠嘹亮，比如像炸彈爆炸聲那麼響，那麼他也就不需要符合玻璃器皿的共振頻率，卻照樣能將它們震碎。

2005年，探索頻道播出了一期節目，搖滾歌手傑米·維德拉(Jamie Vendera )在節目中用12只玻璃酒杯做實驗。結果他成功的用自己的聲音讓其中一隻玻璃酒杯震碎。這是首次在錄像條件下證實人類的聲音可以震碎一隻玻璃杯。

維德拉震碎玻璃杯時的嗓音大小為105分貝，這几乎和手提鑽工作時候的聲音相當。並非所有人都能發出這樣的聲音。歌劇演唱家們常年累月進行艱苦的訓練，從而使他們能夠長時間地發出超過100分貝的響亮聲音，而一般人們話的聲音只有大約50分貝。

藝術作品中的常客

事實上，在共振作用下聲波能夠震碎玻璃等製品，這種現象早已屢屢成為藝術作品——尤其是推理作品中的橋段。阿加莎·克里斯蒂的短篇小《海倫的臉》中，就是利用收音機播放歌劇男高音唱段震碎了玻璃毒瓶。日劇《神探伽利略》、《名偵探柯南》真人版等都有利用共振的相關橋段。

如果這些作品你不熟悉，那下面這個場景你總該不陌生：《哈利波特》第三部電影中，哈利他們想進公共休息室，胖夫人卻要他們欣賞她可以震碎杯子的驚人歌喉——當然，她最終失敗了，偷偷在牆上撞碎了杯子。

藝術作品中的橋段可能會有誇張，對具體的量化數據也不嚴格，但這些橋段的使用，明共振原理、及其能生的效果，早已為人熟知和認可。

《最強大腦》中的選手用人聲震碎高腳杯，實在不是什麼不可思議的事兒。按，理工科出身的高曉松質疑這個實在有些匪夷所思。當然，或許他質疑的重點在於這個表演和“大腦”沒關係，這就是另一回事兒了。(晨風)