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科学冷知识:克拉尼图与麦田怪圈的关系

2022-12-03 12:47:49 1674

摘要: 声音可以看得见吗?十八世纪,德国物理学家恩斯特·克拉德尼做过一个实验,他在一个小提琴上安放一块较宽的金属薄片,在上面均匀地撒上沙子。然后开始用琴弓拉小提琴,结果这些细沙自动排列成不同的美丽图案,并随着琴弦拉出的曲调不同和频率的不断增加,图...

声音可以看得见吗?十八世纪,德国物理学家恩斯特·克拉德尼做过一个实验,他在一个小提琴上安放一块较宽的金属薄片,在上面均匀地撒上沙子。然后开始用琴弓拉小提琴,结果这些细沙自动排列成不同的美丽图案,并随着琴弦拉出的曲调不同和频率的不断增加,图案也不断变幻和越趋复杂--这就是著名的克拉尼图形。

典型的克拉尼图形

那么这些神奇的图案到底是怎么样形成的呢,这就涉及到一种特殊的波—驻波。当声波传递时,如果遇到障碍物,就会被弹回来,形成反射波。而驻波就是前进波和反射波的叠加,它的波形给人一种驻立不动的感觉。其中一直不动的点就是波节,振动幅度最大的点就是波腹,当琴弦拉动金属板时,位于驻波波腹区域的板面会剧烈震动而波节处则风平浪静。因此细小的沙子,会从活跃的波腹区自动转移到安稳的波节区,也就形成了我们看到的克拉尼图形。

波节与波腹

可是这和麦田怪圈有关系吗?麦田怪圈,是指在麦田或其它田地上,通过某种未知力量把农作物压平而产生出来的几何图案。相当一部分人认为,所谓麦田怪圈只是某些人的恶作剧,英国科学家安德鲁经过长达17年的调查研究认为,有一部分麦田怪圈属于人为制造。又有很多人相信,麦田怪圈大多是在一夜之间形成,很可能是外星人的杰作。据说,很多出现麦田怪圈的地方也会出现UFO。因此,有人认为麦田怪圈是地球以外高智慧生命体留下的记号。

麦田怪圈

还有一种说法,麦田怪圈有可能是因为麦田处在某种声波中而产生的克拉尼图形。那么我们来分析一下,这种可能性有多大呢?

首先,麦田怪圈是最早于20世纪80年代初在汉普郡和威斯特一带发现的,但近年来,在英国许多地区以及加拿大、日本等十多个国家,也有人发现这种圆圈。麦田怪圈的形状也是各不相同,这一点倒是和克拉尼图形相似,因为在不同的振动频率下,图案也不相同,且振动频率越高,图形越复杂。但据说,麦田怪圈是在麦子长大之后,在几个小时内形成的某种几何图案,这样的话,麦田怪圈是因为麦田处在某种声波中而产生的克拉尼图形,就解释不通。如果麦田周围存在某种固定频率的声波,麦子的种子在地表时就已经按照克拉尼图形形成不同的图案分布了,而不是麦子长大之后,再短时间内形成。还有,麦田怪圈的形状比较复杂,且大部分不是对称图形,而克拉尼图形几乎都是对称图形,且图形也相对简单,这两者之间应该没有关联。

在我看来,麦田怪圈经常出现的地方,很多成了热门的旅游点,在英国,每年能为当地带来数亿美元的收入。所以麦田圈极有可能是英国政府偷偷制造的吸引游客的噱头,目的是为了增加收入。而克拉尼图形,是在某种特定条件下形成的科学现象,两者并不能混为一谈。

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