文 獵戶懸臂 校對 丹丹

春夜洛城聞笛

唐 李白

誰家玉笛暗飛聲，散入春風滿洛城。

此夜曲中聞折柳，何人不起故園情？

春風化雨，帶着絲絲泥土的芬芳在夜空中彌漫，擠入門窗。推開窗戶，春風中似乎若隐若現夾雜着一縷笛曲，樂曲随着香風散落在洛陽城的每一個角落。側耳傾聽的時候似乎又尋不見蹤迹，望向天空，目光穿過虛無，似乎看到了故鄉，樂曲便又在腦海中回蕩起來。

若隐若現的笛聲勾起了作者的思鄉之情，這聲音似乎傳遍了洛陽城的每一個角落，讓人尋不見也躲不掉。這固然是作者的誇張緻辭，以凸顯自己的鄉愁，但是本文想本着科學的态度較個真，探讨一下，笛聲傳遍洛陽城的可行性。

首先要明确聲音的概念，究竟什麼是聲音？發聲體産生的振動在空氣或其他物質中的傳播叫做聲波。聲波借助各種介質向四面八方傳播。聲音本質是一種振動，這種振動借助某種介質（通常情況下是空氣）傳播至人耳，人們便聽到了聲音。

大家應該都聽說過分貝、聲強、聲速、音高、音頻等這些和聲音有關的概念和術語，通過這些概念的定義、分析和計算，我們可以具體地計算出聲音傳遍某一片區域所需要的條件。但是這樣的計算過程沒有兩三頁A4紙的公式計算和推導是說不清楚的，想必多數人也沒有閑情逸緻去看這繁雜的計算。

今天，我就化繁為簡，根據一些常識性的分析，大體估計一下“散入春風滿洛城”的代價。

前面說了，聲音本質就是傳到耳朵裡被聽神經感受到的聲波。而這個波是有發聲體振動産生的，激發發聲體振動需要一定的能量，聲波的波動與傳播也是能量的傳遞過程，這些能量被耳朵接受并感受。所以我們可以把發聲到聽見分成能量的産生、能量的傳遞和能量的接收三個環節。

我們必須有足夠的能量才能激發發聲體産生夠強的振動，并傳遞至足夠遠的地方。

發聲體被激發振動後，振動以波的形式，以發聲體為圓心向外擴散，擴散範圍是以發聲體為圓心的球體。為了簡化問題，便于分析，我們做出如下假設：

1.聲波傳播過程不發生任何形式的衰減；

2.吹笛人處于洛陽城的最中央；

3.洛陽城的範圍恰好是正圓形。

通過查閱資料，我發現盛唐時洛陽城的面積為5多平方公裡，按照假設，洛陽城是圓形，則洛陽城的半徑就是4000米左右，洛陽城體積約為：

我們要保證在球體内每一處都能聽到聲音，這就需要計算出該聲波傳遞至聽者處的能量，結合體積，即可分析出大緻的總能量。這樣需要知道振幅、頻率、聲速、距離等一系列不确定的變量，計算過程仍然複雜。

于是我們換一個思路，假設在某處恰有一個人在傾聽，我們隻要估計出人恰好能聽到的最低聲音所需的能量即可。

所以我們先來了解一下人是如何聽到聲音的。人耳的結構如下圖所示

當聲波進入耳道，激發鼓膜發聲振動，鼓膜牽動聽小骨，聽小骨将振動傳播至内耳，引起内耳毛細胞的興奮，這種神經興奮沿着聽神經徑路刺激大腦聽覺中樞，我們就聽到了聲音。

在這裡，鼓膜起到了将聲能轉化為機械能，再傳導給耳蝸和聽神經。因此，我們隻要估算出鼓膜振動的能量，就可以進一步地反向推算出發聲體的能量。

通過查閱資料，我們知道，人能感受的最弱的聲音強度約為0.0002達因/平方厘米，也就是在沒平方厘米的面積上，耳朵能感受到的最低的聲壓為0.0002達因，一達因為0.00001牛，在這樣一個力量的作用下，鼓膜會發生一次微小的振動。

中學物理學過，功（或者說能量）的表現之一就是物體在力的作用下發生位移，那麼鼓膜發生的這個微小運動，能量究竟有多大？我沒有查到具體的數值，但是可以大緻估算一下。

下面可以反向推斷聲源的能量了。包含整個洛陽城的球體體積約為267立方千米，要在這麼大的體積内任何一個位置上的人都能聽到聲音，就要保證鼓膜在這個球體内任何一個位置都能接收到前面計算的那個能量值。在這樣一個體積内容納鼓膜的數量乘以前面計算的能量就得到了發聲體的總能量。

通過查閱資料，我的知道鼓膜介于鼓室與外耳道之間，是一個中心微向内凹陷，橢圓形，半透明的薄膜，高約9mm、寬約8mm、厚約0.1mm。其面積為85平方毫米，有效振動面積為55平方毫米。這樣我們就可以計算鼓膜的體積了。

這也就是10000千焦的能量

在這裡再增加一個假設，發聲體在洛陽城最中央，球體隻包含地面以上的半球體，并且本來向下方傳遞的能量全部無損地反射回上半球，我們的假設增加為四條：

1.聲波傳播過程不發生任何形式的衰減；

2.吹笛人處于洛陽城的最中央；

3.洛陽城的範圍恰好是正圓形；

4.地面會無損地反射聲波。

在此情形下，所需能量變為原來的四分之一，即2500千焦。這個能量有多大呢？它能夠驅動一輛越野車行駛1公裡之遠，注意這是在絕對理想的條件下，即聲音的傳播沒有任何損耗，同時不存在衰減，所有的聲音都傳入人耳，不會被障礙物遮擋吸收等等的條件。

而這是越野車行駛一公裡的能量僅僅能讓鼓膜細微地顫動一下，在人耳喚起剛剛能夠感受到的聲音。人耳能聽到的聲音的頻率範圍是20－20000赫茲，也就是說每秒來回振動至少20次，這樣以來，1秒鐘“滿洛城”的聲音足夠驅動越野車行駛20公裡，聽個兩分鐘的曲子，至少能開2000公裡了。

最後看一下笛子的結構

要在這樣一個腔體裡吹出驅動器車跑2000公裡的能量，即便放在現代也是難以挑戰的技術難題。

笛身由強相互作用力結合的材料制成，原子被禁锢在絕對零度，笛腔内裝有微型核聚變裝置。。。。。。如果我們把古詩當成科幻小說來看，會不會别有一番情趣？