你聽過沙子唱歌嗎?在敦煌鳴沙山,人從沙丘頂滑下來,腳底下的細沙就會發(fā)出像管風琴一樣的轟鳴,聲音能飄出好幾公里遠。這種奇事叫鳴沙,全世界找得到一百多處類似的地方,但科學家到現(xiàn)在還沒完全搞懂它到底怎么發(fā)出聲的。
沙子的嗓子藏在哪兒呢?早年間有研究者發(fā)現(xiàn),沙子唱歌的時候,沙粒會堆出類似樂器共鳴箱的樣子。沙流往下滑,空氣在沙粒的縫隙里鉆來鉆去,振動的頻率剛好和沙丘里的天然音箱對上了,聲音就被放大了。吹口琴時氣流過簧片振動,再靠琴身把聲音放大,差不多是這個道理。但這說法有個小問題,有些鳴沙的地方,沙丘里面壓根沒有明顯的空肚子。
另一些人覺得,秘密可能就在沙粒自己身上。敦煌鳴沙山的沙子里,有5%到8%是石英顆粒。這種礦物有個本事,受擠壓會產生電荷,也就是壓電效應。沙?;ハ嗄Σ恋臅r候,石英晶體被擠著,就會產生持續(xù)的振動。用指甲刮梳子,梳齒震動會發(fā)出嗡嗡聲,沙粒發(fā)聲的道理有點像這個,只不過靠的是自身的體質。有意思的是,鳴沙山的沙層底下還有層潮濕的沙子,這層地底音箱能把沙粒震動的微弱聲響放大一百倍。
在寧夏沙坡頭,科學家還見過更有意思的事:下過雨之后,鳴沙會暫時閉嘴。原來濕度一高,沙粒表面的小細孔會被水膜蓋住,原來的共振條件被破壞了。這也能解釋為啥鳴沙大多在干燥少雨的地方,大自然得把濕度控制得剛剛好,才能奏出這場沙漠交響樂。
中國科學院屈建軍團隊的研究看到,鳴沙的沙粒表面布滿了納米級的蜂窩狀小洞,這些小孔就像無數(shù)個微型喇叭。沙?;瑒拥臅r候,小孔里的空氣被擠成氣泡,氣泡破了產生的振動疊在一起,最后就變成了人能聽到的聲音。這個發(fā)現(xiàn)讓科學家第一次在實驗室里造出了鳴沙的聲音。
不僅如此,鳴沙里還藏著更深的科學門道,沙粒之間那種自己組織起來的振動,和鳥群遷徙時一起轉向、魚群游動用同樣的節(jié)奏擺尾巴,其實有點像。這些看起來亂糟糟的個體,怎么就在特定條件下湊出了整體有序的波動?解開這個謎,說不定能給材料科學、復雜系統(tǒng)研究指條新路子。
站在鳴沙山頂,聽著腳底下傳來的低沉轟鳴,突然明白了:這片看著安安靜靜的沙漠,其實時時刻刻都在奏著只有自己懂的樂章。人類對自然的琢磨,就像沙丘上流動的紋路,一直在朝著真理慢慢靠近。
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