沙粒唱歌之谜

沙粒唱歌之谜

现在科学家正在竭力解答一个难解之谜——“鸣沙”现象。过去10年间，英国泰因河上的新堡大学，对沙和沙滩的“鸣唱”、“低吟”、“厉叫”、“轰鸣”、“铃响”、“嗡嗡声”及“尖叫声”，做过广泛实地调查及实验室研究。长久以来，鸣沙一直使人类感到困惑，这些研究工作就是想找出其成因。

鸣沙出现于地球表面几个相隔很远的地区。其中最著名的，在苏格兰西岸对开内海布里地群岛中的爱格岛上。19世纪英国地质学家迷勒（1802～1856年），在他的《碧线号巡游记》一书中，生动地描述爱格岛的沙说：“我用脚斜踏了它一下……沙发出尖锐响亮的声音……有点像食指在拉紧的线弦上弹了一下……每隔上一步，尖锐的声音就会重复。同伴也加入一起踏，我们就好像在音乐会演奏一样……我们向前行时……沙面上不断发出呜呜的声响，周围静寂时，二三十码外也听得见。”

声音响亮的鸣沙在世界各地许多沙滩及沙漠上都有，包括美国大陆上的长岛及马萨诸塞湾；夏威夷群岛；威尔士西岸；英国的诺森伯兰海岸；丹麦的波恩贺尔姆岛；波兰的科尔堡；澳洲几个地方，包括新南威尔士海岸；巴西；智利；以及亚洲、非洲、中东几个沙漠。

人在鸣沙上行走，脚会深陷沙中，因为沙粒很松散。数以百万计的沙粒，表面非常光滑，造成一阵连续的振动，发出悠长的声音，好像音乐。

19世纪许多科学家对越来越神秘的鸣沙现象感到百思不解，达尔文就是其中一位。他在《博物学家环游世界记》一书中，记下1832年4月19日的日记说：“离开索西哥（巴西里约热内卢附近）后……我们沿来路折回。这使人非常疲劳，因为那条路通常要横过一个耀眼、酷热的多沙平原，距离海岸不远。我发现马蹄每次踏在硅质的细沙上，就会发出一种柔和的吱吱声。”

3年之后，达尔文又报告在智利科帕坡谷有鸣沙。“我在城中逗留时，听到几位居民谈及附近有座山，名叫巴拉马多，意思是轰鸣者或吼叫者……据我所知，山上满布沙，有人爬上去扰动沙层时，才会发出声音。”

1000多年来鸣沙现象散见于各种著作里，《天方夜谭》曾提及，而中国古代史书也提到亚洲中部戈壁沙漠上出现鸣沙。马可·波罗讲述，他曾听见在亚洲沙漠上空传来仙乐鼓声。

鸣沙的现象，也可以解释塞奈半，岛某处埋有一所寺院的古老传说。相传有一所寺院被庞大的沙丘掩埋，但寺院的群钟依旧发出悠长的音调，路经沙漠的游牧民族及其他旅客，有时会听见这种钟声。据说旅客所骑的骆驼，来到这座神秘山丘，听见地下发出的音乐就会吃惊。

约200年前，许多欧洲人到塞奈山朝圣后带回来的故事，似乎都证实有那么一座埋没了的寺院。他们也曾在沙漠某处，听见悠长稳定的钟声。这种声音好像是阿拉伯僧侣拿来做钟用的悬吊金属棒被人不断急促敲击时所发出的一样。但听见声音的地方，却杳无人烟。不但没有僧侣，连人影也不见。

钟山从此成为传说。19世纪时，许多胆敢进入塞奈这个地区的旅客，对钟声的神话解释都感到不满意。他们循声追本探源，发现了覆盖着某座山一边的沙层的特性。沙层南经常吹过半岛的强烈西风带来，落在那里。据说风势最猛烈时，那座山就发出悠长的钟声。

苏格兰博物学家布鲁斯特爵士（1781～1868年）风闻这座令人困惑的钟山，就到塞奈半岛去做实地调查。他在《自然魔力信札》一书中写道：“这座钟山位于离苏黎士湾约三英里的地方……那里有塞奈和何立勃两座花岗岩石峰，俯瞰一片干旱的旷野……”

布鲁斯特吩咐一名贝多因族向导爬上“音乐”山的山坡。布鲁斯特说，向导爬到相当高之后，他才看见沙层移动，滚下山来。起初，他听到的声音犹如竖琴弦线被微风吹动时发出的一样。但在沙层下泻速度增加，移动加剧后，发出的声音就比较像一根湿手指在玻璃上擦划所产生的声音。崩泻的沙层到达山脚时，回响有如远处的雷声，使布鲁斯特所坐的岩石也震动起来。

1940年，英国物理学家巴格诺尔德调查鸣沙的现象。这时才首次有人用真正科学的方法研究鸣沙。他谈及沙漠上的“鸣声”或“隆隆声”时写道：“我在埃及西南部距离有人烟的村庄约300英里的地方，听到这种声音。有两次是在寂静的晚上，突然问——响起一阵很大的隆隆声。因响声太大，我要高声呼叫，同伴才能听到我的说话。不久，它引起了其他的声响，后起的声调非常接近，可以清楚听得出一种缓慢的节拍。这种离奇的合唱响了5分钟有多，才复归沉静，而地面也停止颤动。”

巴格诺尔德发现：鸣沙通常在两种普遍的地点发生——海岸上及沙漠沙丘和沙滩的滑落面上。他用“啸啸声”形容爱格岛及一般沙滩的鸣沙，而用“隆隆声”描述沙漠上的鸣沙。从测验得知，沙滩鸣沙发出的厉叫或啸叫声，频率在每秒800～1200周之间（相等于钢琴上高音c的音频）。他说：“只要在上层的干沙上迅速扰动，譬如在沙上走动、用手掌扫过或用一根棒垂直插进去等动作，都能发出声音。”

他发现用上述方法去扰动沙漠上的沙，所发出的声音频率较低，每秒132周。但是沙漠的沙在向下崩泻时，表面速度足以使它发出清晰可闻的嗡嗡声，频率约为每秒260周，甚至更高的音调，视乎崩泻的速度而定。南非卡拉哈里沙漠的沙移到普勒多利亚后，因为没有沙漠环境，就会丧失它的发声特性，除非在实验之前，能把沙贮藏在密封的容器内。把沙加热到摄氏200度，也可以恢复其发声的特性。由此可见，湿度可能使一些沙漠上的沙粒失声。

最近，新堡大学几位科学家白朗、甘贝尔、琼斯及汤马士等，依循巴格诺尔德的方法继续做试验。他们先把鸣沙样本放在蒸发皿里，然后用粗头圆木棒敲打沙粒，发出“声音”。他们的报告说，用早餐的杯子及木槌的柄子也可得到同样效果。

他们发现沙粒的圆度，并非鸣沙的主要特点。但沙粒的大小划一，反而最重要，可使沙堆产生发声的特性。此外，如有尘埃，鸣沙发声就会减弱，有时甚至完全发不出声。沙粒经过琢磨，未受其他物质污染，而且大小全部相近，就会发出鸣声。如果不断加以捣碎，这类小沙粒就丧失“鸣叫”的特性，但用筛分、冲洗或煮沸等方法把幼细的碎屑除去。即能恢复其特性。

鸣沙究竟怎会具有发声的特性呢？新堡大学的科学家提出一套笼统的解释。他们说，有一点很明显，如要产生任何声音，两层或多层沙之间必须有切力运动。如果沙层单薄而又无边限，只有斜敲，才能发出声音。

在实验室里进行试验，从上向下敲击证明是产生切力运动的简便方法，但沙堆必须限于容器里面才能见效。

英国的研究人员说：在某些情况下，切力运动可以使有限量的沙滩沙或沙漠沙产生类似管风琴中空气的振动。不过，这种现象究竟是怎样发生的呢？到目前为止，还没有确切的解释，依旧是个谜。