孟姜女真的能哭倒长城吗？

《孟姜女哭长城》的故事，早已是家喻户晓的传说，大致说的是：一位名叫孟姜女。她的丈夫范喜良是个勤劳的年轻人，二人十分恩爱。某天，突然发布了征召令，范喜良被迫离开孟姜女，去修建长城。孟姜女为了能和丈夫团聚去寻找，可当她来到长城，并询问施工队时，得知丈夫范喜良已经不幸去世了。心如刀绞的她悲痛欲绝，坐在长城脚下泪如雨下，哭得声嘶力竭。她的泪水不仅打湿了土地，还让长城的一段突然崩塌，露出了埋在下面的范喜良的遗体。

那么，故事中孟姜女的哭声感天动地，最后甚至哭倒了长城的情节，真的没有所谓的科学依据可言吗？要想搞明白这事情，就要从一个物理现象讲起了——共振。

共振现象的科学知识

“固有频率”和“驱动频率”是共振的发生的两个重要条件。“固有频率”是物体在不受外力作用下自然振动的频率，而“驱动频率”则是施加在物体上的外部力量的频率。

共振是指“当一个系统的外部驱动频率与其自身固有频率相匹配时，系统会发生剧烈振动的现象”。我们不妨从一些生活场景中去理解，比如秋千的摆动。当你以适当的节奏推秋千时，秋千会摆动得越来越高，这是因为推的频率与秋千的固有频率相匹配，形成共振。小提琴和吉他等弦乐器，也是共振的产物，在弹奏时产生的声波能够在共鸣腔中产生共振，进而才发出丰富的音色。

然而，共振不仅是造就了美妙的音乐和娱乐活动，也能带来灾难性的后果。历史上有多个因为共振而导致的事故。1940年就有这么一起事件，因风引起的共振现象，美国华盛顿州的塔科马海峡大桥而倒塌。风的周期性作用力与桥梁的固有频率相匹配，导致桥梁剧烈振动，最终崩溃。

所以，工程师们在设计桥梁和建筑物时，必须考虑共振的影响，以上海重心大厦为例。

上海中心大厦，作为是中国上海的地标之一，它以632米的高度成为中国第二高、世界第三高的建筑，不仅在视觉上令人印象深刻，其设计和工程技术也代表了现代建筑的先进水平。

高层建筑受到风、地震等外部力量的影响，可能会引起结构的振动，从而导致共振。不仅影响建筑物的安全性，还可能对内部的人员和设备造成不适和损害。因此，如何解决共振问题便成了设计建筑师必须攻克的难题。

阻尼器系统，便是上海中心大厦建筑师们给出的解决方案。阻尼器通过吸收和消散建筑物振动的能量，降低其振幅，从而保证建筑物的安全与稳定。

音乐厅如何避免不必要的杂音？

在音乐厅的设计中，设计师会利用共振现象来增强声学效果，但同时也需要控制共振以避免不必要的噪音和回声。建筑师们主要从以下的几个方面下手解决：

可调节的声学装置：现代音乐厅常常配备可调节的声学装置，如可移动的墙面、吸声板和反射板。这些装置可以根据不同类型的音乐表演和观众需求进行调整，优化声学环境。

调谐设计：使用计算机模拟和声学模型来预测和分析音乐厅的声学性能，从而对建筑的形状和材料进行优化。通过模拟，可以确定最佳的形状和设计方案，以避免不良共振。

特殊结构：有些音乐厅采用特殊的结构设计，如“椭圆形”或“鱼鳞形”内部结构，以改善声音的传播和减少不必要的共振。

对于音乐厅而言，工程师和建筑师通过够控制和利用共振现象，创造出既美观又具声学性能的空间。例如维也纳音乐厅，其以卓越的声学设计闻名世界，设计师就采用了独特的建筑形状和材料，确保声音在整个空间中均匀传播，并有效控制了共振。而悉尼歌剧院的设计则充分考虑了声学性能，通过精确的计算避免了不必要的共振现象。

共振原理的其他应用

共振现象在其他很多领域中也扮演着重要角色，从医学到通信，再到机械工程，其应用广泛且意义深远。在医学中，超声波检查利用声波的反射特性实现对体内组织的成像，帮助医生进行疾病的诊断；而核磁共振技术则在分析分子结构和医学成像（如MRI）中发挥关键作用。量子计算领域中，量子共振现象用于控制量子位状态，推动信息处理技术的进步。此外，在无线电通信中，共振现象用于选择特定频率的信号，提升信号的清晰度和稳定性；在机械振动控制中，通过调谐设计优化机器运行效率，降低能量损耗。

孟姜女真的能哭倒长城吗？

理解了共振的原理和应用，让我们回到《孟姜女哭长城》的故事中。哭声真的能震动长城，产生共振现象吗？答案是否定的。

长城是由石块和砖块构成的庞大结构，具有较高的质量和强度，其固有频率相对较低，能够承受一定的振动。人类的哭声频率通常在几百赫兹至几千赫兹之间，远远高于长城的固有频率。因此，哭声无法与长城的固有频率产生共振而从能量传递来看，即使我们假设孟姜女的哭声能够产生一定的声波，其能量也不足以影响如此庞大的结构，导致其发生明显的振动。