眼球19Hz、心臟5Hz...調(diào)對(duì)共振頻率，次聲波就會(huì)傷人于無形

人類不僅生活在一個(gè)五顏六色的世界，環(huán)境中更是充滿了各種各樣的聲音。有了聲音的存在，我們才能聆聽婉轉(zhuǎn)鳥鳴，欣賞動(dòng)人樂曲。以及更重要的，信息可以通過聲音來傳遞。

除此之外，在周星馳的電影《功夫》里，包租婆甚至用可怕的獅吼功擊退來犯的琴魔殺手二人組。看完電影問題來了，是什么聲音有這么強(qiáng)大的殺傷力？

人耳能感知的聲波頻率在20到20000赫茲之間，在20000赫茲以上，人耳聽不到的聲波屬于超聲波；而20赫茲以下，則屬于次聲波的范疇。這樣的劃分標(biāo)準(zhǔn)與電磁波中的可見光類似，均以人類感知的主觀標(biāo)準(zhǔn)劃分。聲波中最具有獅吼功那種傷人潛力的，無疑就是本文的主角——次聲波。

—— 次聲波的特點(diǎn) ——

聲音是由物體的振動(dòng)而產(chǎn)生、并通過介質(zhì)傳播的，是一種典型的機(jī)械波，傳播的實(shí)質(zhì)是機(jī)械能在介質(zhì)中的傳遞。

從次聲波的頻率定義中不難看出，它的波長(zhǎng)比超聲波、可聽聲高出數(shù)個(gè)量級(jí)。這樣的特性，使得次聲波不易被水和空氣等介質(zhì)吸收，也能繞開某些大型障礙物發(fā)生衍射，當(dāng)然也不易衰減（能量的衰減速度與其頻率平方成反比）。在聲學(xué)中，衡量聲波的兩個(gè)重要屬性是頻率（Hz赫茲）和強(qiáng)度（dB分貝），而次聲波的衰減速率非常之低，例如10赫茲聲波的衰減速率僅有0.011分貝/公里（30攝氏度、10%濕度的空氣環(huán)境下）。

在自然界中，許多地理地質(zhì)現(xiàn)象都是典型的次聲波源，如地震、火山爆發(fā)、海嘯、隕石墜落、泥石流等，往往能記錄到與事件相伴隨的次聲波。

在生物界中，雖然人類聽不見次聲波，但一些動(dòng)物不僅能感知，還能很好地利用次聲波。這一功能集中在大象、長(zhǎng)頸鹿、鯨魚等體型較大的動(dòng)物，由于它們寬大的顱骨尺寸帶來的較大耳距，聽覺范圍一般都能下探至次聲波頻段。

—— 次聲波與人體 ——

在許多文藝作品中出現(xiàn)過次聲波“殺人”的描述，這是一種共振現(xiàn)象的體現(xiàn)。人體許多器官固有的振動(dòng)頻率處于次聲頻率范圍內(nèi)，例如頭部為8～12Hz、眼球?yàn)?9Hz、心臟為5Hz、胸腔為4～6Hz、腹腔為6～9Hz、盆腔為6Hz。當(dāng)生物體處于次聲環(huán)境，且聲壓達(dá)到一定強(qiáng)度，其作用頻率與生物體組織器官的固有頻率相同時(shí)就會(huì)出現(xiàn)共振反應(yīng)，此時(shí)次聲波產(chǎn)生的刺激最大。

若你面對(duì)著一個(gè)19Hz的喇叭，即使將音量調(diào)到100dB，你也無法聽到它發(fā)出的聲音。但由于19Hz正是人眼的共振頻率，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)眼球出現(xiàn)晃動(dòng)震顫，視力變得模糊。而如果暴露在5Hz、177dB的聲波下，人將感到難以呼吸，并產(chǎn)生惡心嘔吐等癥狀，心肺受到一定損害。

次聲波對(duì)人體機(jī)體的作用機(jī)制中，物理上的共振無疑是最重要的因素，但與我們平常的認(rèn)知不同，次聲也會(huì)引起生化層面的損害，例如損傷組織結(jié)構(gòu)、影響細(xì)胞正常的代謝分泌功能等。

名畫《吶喊》中的血橙色天空和怪誕的扭曲線條，充分展示了人物內(nèi)心的壓抑與恐懼。近年有學(xué)者經(jīng)查證史料后認(rèn)為，它其實(shí)是一副寫實(shí)成分很重的作品，那血橙色的天空并不是作者蒙克腦海中的幻像，而是來源于印尼喀拉喀托火山爆發(fā)的副產(chǎn)物，噴發(fā)的巨量煙塵直沖大氣平流層，幾乎彌散到了全球，歐洲多地明確記載了當(dāng)時(shí)的血色夕陽(yáng)?；鹕疆a(chǎn)生的次聲波圍繞了地球三四圈后才消失，幸好蒙克距離印尼上萬公里之遙，若是近距離遭遇次聲波，那么油畫中人物的痛苦將成為真實(shí)場(chǎng)景。

——次聲波武器可行嗎——

自然界中，極高強(qiáng)度的次聲波可能對(duì)人體產(chǎn)生傷害，若用于制造武器，還能具備穿透力強(qiáng)、隱蔽性高、作用距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)。

次聲武器根據(jù)設(shè)計(jì)理論一般分為兩類：器官型次聲武器和神經(jīng)型次聲武器。
前者采用與人體器官頻率相近的次聲波，使器官產(chǎn)生強(qiáng)烈共振，導(dǎo)致人體出現(xiàn)肌肉痙攣、臟器損傷甚至死亡；而后者的工作頻率與人類神經(jīng)系統(tǒng)相重合，輕則影響目標(biāo)人員的心理狀態(tài)、分散注意力，重則使人喪失意識(shí)、休克暈厥。

不過這種傳得神乎其神的殺人武器，為什么至今沒有投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用？應(yīng)該說次聲波武器在理論上并不存在問題，但效果不一定理想。它的確能穿透防護(hù)裝甲，即使是堅(jiān)固的鋼筋水泥建筑物也不在話下。不過，如前文定義所述，次聲波能傳播得很遠(yuǎn)，等同于它將能量作用到物體的效率很低，在遠(yuǎn)距離上也難以保持較窄的波束寬度。從輸入功率的成本與實(shí)現(xiàn)效果兩方面來考量，次聲波武器的性價(jià)比無疑是偏低的，難以大量投入實(shí)戰(zhàn)。

在軍事中，次聲波的應(yīng)用一般出現(xiàn)在核爆監(jiān)測(cè)、以及火炮定位等。聯(lián)合國(guó)全面禁止核試驗(yàn)條約組織（CTBTO）已在全球范圍內(nèi)建立了次聲波監(jiān)測(cè)臺(tái)站網(wǎng)絡(luò)，覆蓋頻率為0.01至20赫茲，用于監(jiān)測(cè)各國(guó)的核試驗(yàn)情況。中科院聲學(xué)所亦聯(lián)合多家機(jī)構(gòu)，在國(guó)內(nèi)組成了廣域分布的大氣次聲波監(jiān)測(cè)陣列網(wǎng)絡(luò)。

早在二戰(zhàn)期間，已出現(xiàn)了現(xiàn)代次聲定位技術(shù)的雛形。若敵方的炮火陣地布設(shè)在隱蔽的山谷或掩體工事中，雷達(dá)乃至激光等基于電磁波的探測(cè)技術(shù)均難以探知，但發(fā)射時(shí)炮口產(chǎn)生的次聲波卻無處遁形，經(jīng)分析后可獲取發(fā)射點(diǎn)的定位。

—— 次聲波的用武之地——

次聲波在防震減災(zāi)中應(yīng)用較大，例如在地震與火山這兩個(gè)典型場(chǎng)景中，具備不可替代的指示性及預(yù)測(cè)性意義。

次聲波與地震。大氣次聲波與地震現(xiàn)象存在著較強(qiáng)的相關(guān)性，不僅地震事件會(huì)引發(fā)次聲波，震前亦有可能出現(xiàn)次聲波異常。研究者利用寬頻帶傳感器陣列組成廣域分布網(wǎng)絡(luò)，對(duì)次聲信號(hào)的波形、圖譜等觀察分析發(fā)現(xiàn)，它與地震事件密切相關(guān)，且通常以一組或多組的間歇性規(guī)律出現(xiàn)，頻率主要在0.001Hz~0.02Hz之間。

不過，只有當(dāng)?shù)卣疳尫诺哪芰繕O大且能量具有超大輻射面積，才足以產(chǎn)生異常信號(hào)特征的次聲波，加之地質(zhì)結(jié)構(gòu)及形成機(jī)制等因素，歷次地震事件均存在個(gè)體差異，次聲波還不足以成為一種精準(zhǔn)的常規(guī)預(yù)測(cè)手段，但次聲波監(jiān)測(cè)無疑對(duì)地震分析具有實(shí)際意義，特別在大型地震中，是避免余震帶來二次傷害的有力措施。

次聲波對(duì)地震勘探的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不止上述途徑，例如美國(guó)地球物理學(xué)會(huì)（AGU）的研究顯示，地震產(chǎn)生的次聲波可在大氣電離層造成總電子量擾動(dòng)，模型與地震事件有較好的擬合度，揭示了二者間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

次聲波與火山爆發(fā)。一般而言，火山爆發(fā)越劇烈，震前異常次聲波的幅值越大。通過對(duì)地震波（次聲波）和地震時(shí)長(zhǎng)的監(jiān)測(cè)，可在一定程度上判斷出火山內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，并預(yù)測(cè)火山爆發(fā)的時(shí)間。2010年依靠次聲波傳感器陣列，成功預(yù)測(cè)了意大利埃特納火山的57次爆發(fā)。新加坡南洋理工大學(xué)也將次聲波陣列組網(wǎng)，用于監(jiān)測(cè)東南亞范圍內(nèi)火山的異?；顒?dòng)。

不僅在防震減災(zāi)上具有無可替代的作用，次聲波技術(shù)在科研工業(yè)中的身影也頻繁出現(xiàn)，大到巖石圈、海洋圈乃至大氣圈的勘探分析，小到油氣管道、橋隧工程的探測(cè)定位，生產(chǎn)中還可常見用于鍋爐清洗的次聲除灰，以及鋼鐵線材的次聲冷卻，而且這些方法普遍具有能耗低、無污染的優(yōu)點(diǎn)。

次聲波還有許許多多的應(yīng)用領(lǐng)域，一言以蔽之，歸功于較長(zhǎng)的波長(zhǎng)、不易衰減的特性，使其展現(xiàn)出了獨(dú)門神通。隨著技術(shù)不斷的融合演進(jìn)，或許我們不一定能見到震懾人心的次聲波武器，但次聲波在工程科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮的作用，無疑將愈發(fā)廣闊。