Popular science work
唐代詩人張繼的《楓橋夜泊》是一首膾炙人口的絕句。
“月落烏啼霜滿天”詩的首句，寫了月落、烏啼、霜滿天三種與午夜有密切關連的景象。月落寫所見，烏啼寫所聞，霜滿天寫所感，水鄉秋夜的幽寂清冷氛圍又和諧地與詩人的孤孑清寥感受統一在一起。
詩的第二句“江楓漁火對愁眠”，寫了岸邊的楓葉、江心的漁火，構成的圖景引發出詩人心緒不佳的愁情。楓葉，成了深秋寒涼、一年將盡的象征；漁火，使人想起漁家孤寂冷落、飄泊不定的生活 。“對愁眠”概括了詩人和舟外的景物之間一種無言的交融和契合。
“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船”，“夜半鐘聲”就成為表達詩人內心深處難以言傳感受的神來之筆，有了寒山寺的夜半鐘聲，“楓橋夜泊”之神韻才能活靈活現地表現出來。
然而這神來之筆卻是在科學原理的指引下才得以實現的。聲音是由于振動而產生的，它的傳播是依賴介質的。振動的物體能使鄰近的空氣分子振動，這些分子又引起它們鄰近的空氣分子振動，從而產生聲音，聲音以聲波的形式傳遞。由于分子振動產生的聲波的方向與波傳遞的方向相同，所以是一種縱波。沒有空氣的空間里不可能有聲波。聲音不僅可在空氣內傳遞，也可在水、土、金屬等物體內傳遞。這些物體是架在發聲物體和我們的耳朵之間的橋梁，聲音正是通過這些物體才傳到我們耳朵中來的。假如在發聲物體與我們耳朵中間什么物體也沒有，那么我們就聽不到聲音了。
科學家曾做過這樣的實驗：在一個密封的玻璃罩里放進一個電鈴，人們在罩外可以聽見鈴聲；當用抽氣機把罩內的空氣抽去時，人們只能看到鈴在動。卻聽不到鈴聲了。這個實驗證明，如果在發聲物體周圍沒有任何物體，那么聲音就不能向外傳播。聲音傳播最關鍵的因素是要有介質，介質指的是固體、液體和氣體，它們是聲音能傳播的前提。登上月球的宇航員即使面對面交談，也需要靠無線電，那就是因為月球上沒有空氣，真空不能傳聲。聲音在不同的介質中傳播的速度是不同的，在空氣中（15攝氏度）是340米/秒，在水中（常溫）是1500米/秒，在冰中是3230米/秒，在鋼鐵中是5200米/秒。
聲波從一種介質進入另一種介質或進入同一種介質密度不同的區域時，聲波傳播的路徑就會發生彎曲，這種現象稱為聲波的折射。
為什么夜里的鐘聲客船上的人能夠聽得很清楚呢？除了晚上比較寂靜，干擾的噪音少之外，還有一種重要原因就是聲音發生了折射。聲音為什么會在同一種介質中發生折射呢？原來，聲音在空氣中的速度隨溫度的變化而變化，溫度每上升或下降5攝氏度，聲音的速度隨之上升或下降3米/秒。白天地面溫度比較高，氣溫是向上遞減的。由于在豎直方向上溫度分布的差別，就會產生聲音的折射現象。沿水平方向傳播的聲波靠近地面部分比離地面遠的傳播得快，聲音傳播的路徑向上彎曲，也就是說，聲音在比較暖和的空氣中傳播的速度比在寒冷的空氣中快，因而聲音在白天不會沿地面傳播很遠。在結霜的夜晚，地面溫度很低，而離地面遠的空氣溫度比較高，因而使聲音向下折射，這樣聲音在地面附近就能傳播得比較遠，因此位于寒山寺里的鐘發出的聲音，才會清楚地傳到江面上的客船。
“夜半鐘聲到客船”的神韻和美，不僅來自文學藝術之美，也來自科學之美。
來源：科普時報
