【生活物理】你知道大家为什么喜欢在洗澡时唱歌吗？
有一种说法，在洗澡堂里唱歌好听。这种说法已经有很长的历史了。阿拉伯历史学家伊本·赫勒敦（Ibn Khaldun，1332-1406）写的著名的《导言》一书中就曾经说过：“当享受热水浴时，吸进的热气加热了他们的灵魂，他们常常因喜悦而歌唱。”
伊本·赫勒敦（Ibn Khaldun，1332-1406）
其实，在现在，洗澡时唱歌也是很常见的。澳大利亚人有每天一早洗澡的习惯。不过他们那里缺水，为了节约用水，能源公司呼吁民众沐浴时最好不要唱歌，或至少选一条比较短的歌唱。
人们在洗澡时喜欢唱歌，固然因为在洗澡时，精神比较放松，无忧无虑，自然会哼几句。其实深究起来，还由于在洗澡时唱歌，比平时唱歌好听。要是在洗澡间唱歌比平时难听，我想人们在洗澡时唱歌就会很少了，即使有唱歌的心情，难听的效果也会使他自然闭嘴。这是由于一般浴室的墙壁、地板容易反射声音，特别是在淋浴时，喷头喷出的水珠也会反射声音，使洗澡间的声音混响度比一般居室要大，所以唱出的歌格外好听。
原来我们歌唱时从喉部发出的声音和演奏时从乐器上发出的声音同听众耳朵听到的声音并不是同一件事。从歌喉和乐器发出的声音，是扰动空气形成的声波往外传，而听到的声音却是这个声波经过直接到达或间接反射混合以后达到耳朵里的扰动。所以我们听到的音乐效果实际上是和所处的环境关系很大。在平坦的旷野唱歌，一点回声也没有，听起来就觉得不浑润而显得过于枯干，而在山谷里唱歌，就会有回响，产生“空谷传声”的感觉。总之，我们听到的声音是和我们所处的环境有关的。
举例来说，去过北京天坛的人，都会在那个圆形的被称为“回音壁”的墙壁跟前，和在墙壁的对过的人讲话，如图在 A 点讲话，在 B 点会听得十分真切，就像在跟前讲话一样。这就是由于回音壁会反射声音的缘故。同样，在天坛的回音壁接近中心的地面上，有一块石板，人站在它上面拍巴掌，可以听到清晰地三次回声，所以人们把那块石板称为“三音石”。这里能够听到三次回声，是因为祈年殿、侧殿和回音壁分别在不同距离产生的回声。因为声速是一定的，最先反射的是祈年殿，因为它离三音石最近，再后是侧殿，最后才是回音壁的反射的声音，所以能够清晰地听到三声。
北京天坛
“回音壁”
再举一例，1959 年，为了庆祝建国十周年，位列北京十大建筑之一的北京火车站，在结构上，中央大厅和检票厅都采用了双曲扁壳的球壳结构，不仅美观、轻便，建筑成本也很符合当时多、快、好、省的方针。以中央大厅为例，跨度是 35m，最薄的地方只有 8cm 厚。不过由于事先没有仔细考虑它的声学效果。建成后，由于球形壳对声波反射具有聚焦的效应，所以站在大厅正中间出一个声音，便会有连续多次的回声。正是因为壳形屋顶和地面的来回反射，形成多回声的效果。后来曾经想法在地面中央摆放花坛，效果也不理想，于是不得不重新架起脚手架，在屋顶上贴了一层高性能的吸音材料，这种不断的回声才消失了。
北京火车站
我们知道，人耳能够分辨的声音相隔大约为 1/16 秒，小于这个时间间隔的两个声音，人耳便会当做一个声音。在通常条件下声速大约是每秒 340m，所以当声音反射壁距离超过 11m，也就是声音来回走过 22m 以上的距离时，才能够把回音与原来的声音分清。我们前面说的三音石和北京火车站的大厅，所以能够听到数声回音，都是满足这个条件的。
人们把回声与原来发出的声音分不清的情况，称为混响。在发声后人们听到的声音，是由于各种反射加在一起的合成声音，一般说反射多次后音量会逐渐减小的，于是人们就发明了一个量来度量混响的大小称为混响时间。它是声音强度衰减到原来强度的千分之一的时间，即衰减 60 分贝的时间，用它来度量混响的程度，这个时间长表示混响大，短则表示混响程度小。须知，混响时间不仅和建筑的形状有关，和建筑的壁面材料对声波的反射和吸收性能有关，不仅如此，它和大厅里是不是坐满了人也有关，还和所发出的声音的频率有关。
好了，我们来说一说专门为了欣赏音乐的建筑——音乐厅。音乐厅是一座封闭起来的建筑，如果不加处理，就不会产生满意的声学效果。可以想象，如果把音乐厅设计成像刚建好的北京火车站中央大厅那样，有许多回音，肯定是失败的。可是要是四壁、天花板和地板都使用高性能吸音材料做得一点反射也没有，就像在旷野里演唱，声音一点也不好听，也会是失败的。就是说，好的音乐厅需要有一定的混响度。一般根据经验判断，好的音乐厅对中频的混响时间约为 1.68 秒。
于是优秀的建筑师，在设计音乐厅时就要适当使用好的吸音材料，特别对于超过 11 米的大厅，在舞台的对面一定要用性能较好的吸音材料，否则就会听到不连续的回声。此外还要尽可能达到在厅的每个地方都有较好的混响度，不过这是很难做到的。混响时间从理论上讲，在音乐厅的不同点是不同的。欣赏音乐时，在同一个音乐厅里还是坐在前排的人，能够听到较强的直接声音和适当的混响。而后排人直接声响弱而外，混响也不一定理想。所以音乐厅的门票，上等座和下等座的票价可以有一个数量级的差别。
回过头来说洗澡间里唱歌的问题，普通的洗澡间虽然狭小，但由于墙壁使用的是瓷砖，另外水也有一定对声音的反射能力。所以洗澡间的混响度要比一般居室高，这也就是人们感觉在洗澡间里唱歌特别好听的缘故吧，从而也是人们在洗澡是大都喜欢引吭高歌理由。
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