饅頭老妖
在神話故事中,“順風耳”是一個相當常見的設定,比如《封神演義》中的高覺就有耳聽八方的超能力。顯然,倘若能偷聽到對手隱秘的談話,就真正實現(xiàn)了“知己知彼”,在決策、籌劃上就會占據(jù)巨大的優(yōu)勢。然而,在不考慮魔法和仙術(shù)的前提下,想要獲得超出常人的聽力,卻也并不是一件容易的事情。為此,人類從古到今部在不斷地進行各種嘗試。
降低衰減與共鳴現(xiàn)象
聲音是一種機械振動,需要介質(zhì)才能傳遞(因此,聲音在真空中是無法傳遞的)。而隨著傳輸?shù)牟粩噙M行,振動所攜帶的能量也會逐漸消耗。聲音的強度也就會變得越來越小。這和我們的生活經(jīng)驗是很符合的:當你聽不清別人說話時,往往會本能地把耳朵湊過去,就是縮短和聲源的距離。
因此,那些本身就很大的聲音(比如槍炮聲),即便在很遠的距離上,依然保持了較多的能量,因而能被輕易聽到;但對于普通大小的聲音,想聽到就得另想辦法。
一開始的思路是盡量減少聲音的衰減,降低聲音在傳輸過程中的能量損耗。而聲音在不同的材質(zhì)中傳遞時,衰減的程度是不同的,通常來說,密度越大的介質(zhì),對聲音的衰減就越小。比如,聲音在金屬、泥土、木頭、水中傳播的距離.都會比在空氣中要大?!凹衣犝怼庇玫闹饕?,就是聲音在土地中傳播.衰減比空氣中小得多,所以就能傳得更遠。
當然,箭囊的“中空”也很重要。也就是說,箭囊里要有一段大致封閉起來的“空氣柱”。當馬蹄聲接觸到這段空氣之后,如果和箭囊的固有頻率近似,就會發(fā)生“共振”現(xiàn)象,從而讓聲音的強度放大——跟融鼓的原理差不多。這種“空氣柱”,也叫作“共鳴箱”,在很多樂器中部有體現(xiàn)。
類似的還有醫(yī)生的聽診器,包括金屬拾音器(貼在患者胸口的那個胸件)和中空的導管(把聲音傳導至耳朵,同時起到共鳴箱的作用),就是這兩種原理結(jié)合的產(chǎn)物。
“特大耳朵”,聽得更遠
人類只能依靠空氣傳播聲音而無法改用其他介質(zhì),又該如何聽得更遠呢?
實際上,這個問題在“一戰(zhàn)”時期就出現(xiàn)了。那個時候,飛機已經(jīng)被普遍用于戰(zhàn)爭,而雷達尚未發(fā)明。如何提早發(fā)現(xiàn)敵機來襲,以便及時拉響警報(疏散群眾、組織高射炮反擊),就是—個性命攸關的大問題了。
顯然,飛機是飛行在空中的,其發(fā)動機產(chǎn)生的噪音只會通過空氣傳來。既然不能改變聲音的傳播介質(zhì),那就盡量把微弱的聲音放大略。人類的耳朵,可以把耳郭周圍的聲音經(jīng)過多次反射之后。匯聚成一股較強的聲波送入內(nèi)耳.讓耳鼓膜更好地分辨聲音。那么,如果我們把“耳朵”做得更大,不就可以把更多的聲音收納進來,也就能聽得更遠了。
要實現(xiàn)這一點也很簡單:把兩個大喇叭筒套在耳朵上。“一戰(zhàn)”期間,法國、荷蘭、英國等國都大量制造了這種“大耳朵”.配發(fā)給防空哨兵。據(jù)說有了“大耳朵”的輔助,在天氣晴好的夜晚,哨兵們甚至可以聽到十多公里外的機群轟鳴。還能大致判斷來襲敵機的方位,為防空部隊指引目標。不過,這玩意有個小問題:倘若有人在喇叭口的附近,使勁咳嗽一聲,傳到監(jiān)聽員耳朵里就像是雷鳴,估計他會氣得想打人……
而英國人將這種技術(shù)發(fā)揮得更是淋漓盡致,直接在敵機可能入侵的海岸上,用鋼筋水泥修筑“聽音站”,也就是做成拋物面的墻壁,讓聚攏聲音的效果比“大耳朵”增加了好幾倍。當然,隨著雷達的出現(xiàn),這些“腦洞”大開的設計,如今也早已被廢棄了。
電力時代
科學技術(shù)的不斷進步讓通信有了本質(zhì)的發(fā)展,聲音可以被轉(zhuǎn)化為電信號。然后能在瞬間傳遍全球,最早的應用就是電話。隨之而來的,就是針對電話的竊聽技術(shù)。理論上說,在漫長的電話線上的任意位置都可以將電流引出一小部分,再將其還原成聲音,從而實現(xiàn)偷聽的效果。對此,人類叉發(fā)明了各種反制措施,比如隨時監(jiān)測電流有沒有泄漏、對通信信號進行加密等等,但終究也只是矛與盾的較量。在冷戰(zhàn)期間.美國、法國都被曝出曾對海底電纜下手,從中竊聽越洋電話的內(nèi)容:即便后來普遍改為光纜傳輸,美國的“吉米·卡特”號潛艇據(jù)說依然可以將一段光纜拉入艙內(nèi)進行竊聽。
另外,冷戰(zhàn)期間還發(fā)展出了一種竊聽技術(shù):把精巧的金屬片、金屬膜藏在敵方目標的房間里。當附近有人說話時,聲波就會使得這些金屬片、金屬膜產(chǎn)生微弱的振動,振動的頻率和幅度與聲音密切相關;而如果用一束肉眼看不到的激光或微波,照射到金屬片、膜上.反射回來的激光、微波,自然也會隨之產(chǎn)生微小變化。然后,接收器再把這種變化經(jīng)過計算還原為振動。就間接“聽到”了房間里的聲音。這種金屬膜非常薄,完全透明,多數(shù)是被鍍在房子的窗戶玻璃上,也有將其敷貼在花瓶上的例子。美國駐莫斯科大使館曾收到過—份“禮物”,是—個木雕的美國國徽.就在大使館的書房里掛了7年之久——然后美國情報人員發(fā)現(xiàn),里頭藏了—個非常隱蔽的金屬片……
實際上,“竊聽”和“反竊聽。技術(shù),是一個非常龐大的話題,涉及逋信工程、密碼學、物理學等學科知識,需要專業(yè)人員的潛心鉆研。無論在遙遠的古代還是今天,人類科學技術(shù)的發(fā)展,都賦予了信息獲取更多的可能。