站在距离即墨鹤山三真殿一侧台阶不远处击掌后，能听到清晰的仙鹤鸣叫声。1998年偶然发现的这一声学奇观被命名为“招鹤回鸣”，此后，慕名来鹤山探秘的游客络绎不绝。但“招鹤回鸣”之谜一直无人能给出科学解释。昨天，山东声学学会组织中国科学院声学研究所北海研究站以及中国海洋大学信息科学与工程学院专家一同前往即墨鹤山探秘，通过声学专业仪器设备和三项不同实验，初步揭开了谜底——特殊环境下掌声共鸣和散射的结果。 

    探奇

    专家组成6人“揭秘团”

    作为即墨市著名景点的鹤山，是一座历史悠久的道教名山，但“招鹤回鸣”现象并非古已有之，而是在1998年被一名建筑工人意外发现。为了完成本次实验，按照学会理事长王宁理的安排，山东声学学会临时组建了一支由6人组成的“揭秘团队”，分别为：声学学会秘书长林建恒研究员、中国科学院声学研究所北海研究站蒋国健研究员、中国海洋大学信息科学与工程学院高大治副教授、中科院声学所北海研究站博士生李家亮以及中国海洋大学信息科学与工程学院即将攻读硕士学位的张新耀和李小雷。

    “既然要从科学角度揭开招鹤回鸣这一现象的秘密，必须用专门仪器对现场进行声学测试，通过分析实测数据，最终得出结论。 ”林建恒说，虽然大家都知道“招鹤回鸣”是因为回声而形成的现象，但是，只有通过实验，并对实验数据进行分析，才能准确解释这一现象的成因。

    准备

    网上下音频初步估计分析

    昨天上午，鹤山艳阳高照、风清气爽。“揭秘团队”带着设备从山底出发，步行来到位于山顶部的三真殿。庙宇旁有一块半米来高的石碑，上刻“招鹤回鸣”四字，这就是记者此行的目的地了。上午10时许到达现场，专家们开始用卷尺测量，根据距离确定导致招鹤回鸣现象的主要声音散射体。“昨天，我们从网上找到了招鹤回鸣的视频，下载后又将其转化为音频进行了分析。”林建恒说。经过初步分析，专家得出结论：导致招鹤回鸣的声音散射体应该在距离拍掌处15米到17米之间，“三真殿旁的这个长长的石阶距离招鹤回鸣石碑正好是16米，应该就是招鹤回鸣的主要成因。 ”

    现场

    六大设备上阵探寻声音

    “这里是在1998年重修完成的。 ”即墨市鳌山卫镇工作人员介绍说，除了“招鹤回鸣”，鹤山上还有个“水鸣天梯”奇观，人走在三真殿后的台阶上脚步声如同踩在水中的声音，咕咚咕咚，越到台阶上端，水声越明显。而无论是“招鹤回鸣”还是“水鸣天梯”，看样子都与47级楼梯有关。

    组装完仪器，接上电源，实验就开始了。“今天，我们总共带来了信号发生器、专业录音机、大功率扬声器、功率放大器、传声器以及噪声分析仪。 ”高大治说，实验主要是通过控制仪器发射不同频率的单频脉冲，得到多组实验数据，通过分析数据，得出一个根据发射声脉冲及台阶回波等得到的频响曲线，由此确定台阶对不同频率声音的反射情况，继而揭出“招鹤回鸣”和“水鸣天梯”的秘密所在。然而，在实验操作过程中，却遇到了不少麻烦。山顶庙宇之上有一个大钟，不时传来的钟声，加上风声、游客脚步声、说话声都对实验造成了干扰。无奈之下，专家们不得不经常提醒过往游客快速、安静通过。

    数据

    3小时70组单频脉冲实验

    “我们这次主要设计了3个实验，分别是拍手回声实验，人群声屏障实验以及不同频率的单频脉冲回音实验。 ”高大治解释说，其中，拍手回声实验需要有人站在实验地点拍手，验证“招鹤回鸣”的效果，同时用专业仪器录音，以便于后期进行频谱分析。上午11时许，上山游客多了起来，为进行人群声屏障实验提供了便利。在高大治的安排下，20多名游客分开站到台阶的3、4、5级，实验者站在距离台阶十六七米远的地方拍手。 “人体对声音的反射与台阶的反射不同。 ”高大治说，这一实验主要是为了与第一个实验进行对比，结果表明，人群站到台阶上会减弱拍手的回声。“20多个人站到台阶上，大约能占台阶面积的1/10，对回声有所影响，如果台阶上站满人，招鹤回鸣这一现象就会消失了。 ”

    这两个简单的实验过后，就需要专业仪器上场了。通过仪器分别发射从500赫兹到5000赫兹的单频脉冲，然后将入射声信号和散射声信号录制下来。这个实验要做70多组，形成一组完整的数据，再通过后期分析，才能为招鹤回鸣做出一个科学解释。为了做这个实验，“揭秘团”前前后后花费了3个小时，直到下午1时许才收工。

    结论

    台阶山体产生共鸣和散射

    “声音在空气中的传播速度是340米/秒，通过前期对音频的分析，我们发现，该环境下产生较强而清楚的招鹤回鸣的时间大约需要0.1秒，声音传过去再传回来是一个来回，这么算下来，听到招鹤回鸣最清楚的距离应该是距离台阶15米到17米左右。 ”蒋国健解释说，人拍巴掌的声音是一种宽带声脉冲，频谱很宽，其中包括很多不同频率的声波，三真殿一侧的台阶相当于一个“声学滤波器”，它对不同频率声音的敏感度不同，这就导致拍巴掌的声音经过反射后发生变化，高频回波强度较大，传回人耳时变成了仙鹤鸣叫般的声音。在声学上，这是一个典型的共鸣、散射现象。 ”

    “这两条声学现象的形成与其所处的环境分不开，其中最主要的是台阶对声音的散射作用和滤波作用。 ”蒋国健说，只要在三真殿的台阶前发出跟巴掌声相似的宽带声波，就能产生“招鹤回鸣”的效果。 “目前，实验研究结果正在分析之中，”高大治预测，等分析获得初步结论后，想要人工复制“招鹤回鸣”这一景点应该就很容易做到了。

    共鸣

    发声器件的频率如果与外来声音的频率相同时（即音调相同），则它将由于共振的作用而发声，这种声学中的共振现象叫作“共鸣”。

    散射

    由传播介质的不均匀性引起的光线、声音等向四周射去的现象。（记者 赵伟 本版摄影 汤臻）