嘘!隔墙有“耳”

2020-12-24 08:03馒头老妖
科学Fans 2020年10期
关键词:金属膜金属片耳朵

馒头老妖

在神话故事中,“顺风耳”是一个相当常见的设定,比如《封神演义》中的高觉就有耳听八方的超能力。显然,倘若能偷听到对手隐秘的谈话,就真正实现了“知己知彼”,在决策、筹划上就会占据巨大的优势。然而,在不考虑魔法和仙术的前提下,想要获得超出常人的听力,却也并不是一件容易的事情。为此,人类从古到今部在不断地进行各种尝试。

降低衰减与共鸣现象

声音是一种机械振动,需要介质才能传递(因此,声音在真空中是无法传递的)。而随着传输的不断进行,振动所携带的能量也会逐渐消耗。声音的强度也就会变得越来越小。这和我们的生活经验是很符合的:当你听不清别人说话时,往往会本能地把耳朵凑过去,就是缩短和声源的距离。

因此,那些本身就很大的声音(比如枪炮声),即便在很远的距离上,依然保持了较多的能量,因而能被轻易听到;但对于普通大小的声音,想听到就得另想办法。

一开始的思路是尽量减少声音的衰减,降低声音在传输过程中的能量损耗。而声音在不同的材质中传递时,衰减的程度是不同的,通常来说,密度越大的介质,对声音的衰减就越小。比如,声音在金属、泥土、木头、水中传播的距离.都会比在空气中要大。“箭囊听枕”用的主要原理,就是声音在土地中传播.衰减比空气中小得多,所以就能传得更远。

当然,箭囊的“中空”也很重要。也就是说,箭囊里要有一段大致封闭起来的“空气柱”。当马蹄声接触到这段空气之后,如果和箭囊的固有频率近似,就会发生“共振”现象,从而让声音的强度放大——跟融鼓的原理差不多。这种“空气柱”,也叫作“共鸣箱”,在很多乐器中部有体现。

类似的还有医生的听诊器,包括金属拾音器(贴在患者胸口的那个胸件)和中空的导管(把声音传导至耳朵,同时起到共鸣箱的作用),就是这两种原理结合的产物。

“特大耳朵”,听得更远

人类只能依靠空气传播声音而无法改用其他介质,又该如何听得更远呢?

实际上,这个问题在“一战”时期就出现了。那个时候,飞机已经被普遍用于战争,而雷达尚未发明。如何提早发现敌机来袭,以便及时拉响警报(疏散群众、组织高射炮反击),就是—个性命攸关的大问题了。

显然,飞机是飞行在空中的,其发动机产生的噪音只会通过空气传来。既然不能改变声音的传播介质,那就尽量把微弱的声音放大略。人类的耳朵,可以把耳郭周围的声音经过多次反射之后。汇聚成一股较强的声波送入内耳.让耳鼓膜更好地分辨声音。那么,如果我们把“耳朵”做得更大,不就可以把更多的声音收纳进来,也就能听得更远了。

要实现这一点也很简单:把两个大喇叭筒套在耳朵上。“一战”期间,法国、荷兰、英国等国都大量制造了这种“大耳朵”.配发给防空哨兵。据说有了“大耳朵”的辅助,在天气晴好的夜晚,哨兵们甚至可以听到十多公里外的机群轰鸣。还能大致判断来袭敌机的方位,为防空部队指引目标。不过,这玩意有个小问题:倘若有人在喇叭口的附近,使劲咳嗽一声,传到监听员耳朵里就像是雷鸣,估计他会气得想打人……

而英国人将这种技术发挥得更是淋漓尽致,直接在敌机可能入侵的海岸上,用钢筋水泥修筑“听音站”,也就是做成抛物面的墙壁,让聚拢声音的效果比“大耳朵”增加了好几倍。当然,随着雷达的出现,这些“脑洞”大开的设计,如今也早已被废弃了。

电力时代

科学技术的不断进步让通信有了本质的发展,声音可以被转化为电信号。然后能在瞬间传遍全球,最早的应用就是电话。随之而来的,就是针对电话的窃听技术。理论上说,在漫长的电话线上的任意位置都可以将电流引出一小部分,再将其还原成声音,从而实现偷听的效果。对此,人类叉发明了各种反制措施,比如随时监测电流有没有泄漏、对通信信号进行加密等等,但终究也只是矛与盾的较量。在冷战期间.美国、法国都被曝出曾对海底电缆下手,从中窃听越洋电话的内容:即便后来普遍改为光缆传输,美国的“吉米·卡特”号潜艇据说依然可以将一段光缆拉入舱内进行窃听。

另外,冷战期间还发展出了一种窃听技术:把精巧的金属片、金属膜藏在敌方目标的房间里。当附近有人说话时,声波就会使得这些金属片、金属膜产生微弱的振动,振动的频率和幅度与声音密切相关;而如果用一束肉眼看不到的激光或微波,照射到金属片、膜上.反射回来的激光、微波,自然也会随之产生微小变化。然后,接收器再把这种变化经过计算还原为振动。就间接“听到”了房间里的声音。这种金属膜非常薄,完全透明,多數是被镀在房子的窗户玻璃上,也有将其敷贴在花瓶上的例子。美国驻莫斯科大使馆曾收到过—份“礼物”,是—个木雕的美国国徽.就在大使馆的书房里挂了7年之久——然后美国情报人员发现,里头藏了—个非常隐蔽的金属片……

实际上,“窃听”和“反窃听。技术,是一个非常庞大的话题,涉及逋信工程、密码学、物理学等学科知识,需要专业人员的潜心钻研。无论在遥远的古代还是今天,人类科学技术的发展,都赋予了信息获取更多的可能。

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