音波武器会让你的头爆炸吗？

布朗大学生物医学大楼里有一部电梯（希望现在已经修好了），我听说它被称为“地狱电梯”，不是因为电梯的目的地，而是因为吊扇上的叶片弯曲了。这台电梯是典型的老式电梯，2 米 x 2 米 x 3 米的箱子，配有必备的嗡嗡作响的荧光灯，使其成为低频声音的完美共振器。门一关上，你真的听不到任何不同，但你可以感觉到你的耳朵（和身体，如果你没穿外套的话）每秒跳动四次。即使只上两层楼也会让你感到恶心。风扇不是特别强大，但其中一个叶片的损坏恰好改变了气流的速度，其速度与汽车的尺寸相匹配。这就是所谓的振动声学综合症的基础——次声输出的影响不是你的听力，而是你身体中充满液体的各个部位。

人们通常根本不认为次声波是声音。你可以听到频率在 88-100 dB 以上、低至每秒几个周期的极低频率声音，但你无法从低于 20Hz 的声音中获得任何音调信息——它主要感觉就像是跳动的压力波。和任何其他声音一样，如果以高于 140 dB 的水平出现，它会引起疼痛。但次声波的主要影响不是你的耳朵，而是你身体的其他部位。

由于次声波可以影响人体的整个身体，自 20 世纪 50 年代以来，军事和研究机构（主要是海军和 NASA）一直在认真研究次声波，以弄清低频振动对被困在发动机轰鸣的大型嘈杂飞船上或发射到太空的火箭上的人们的影响。似乎和其他军事研究一样，次声波也是猜测和谣言的主题。最臭名昭著的次声波武器开发者之一是俄罗斯出生的法国研究员弗拉基米尔·加夫罗。根据当时的流行媒体（以及当前太多未经事实核查的网页），加夫罗开始调查有关他实验室中出现恶心症状的报告，据称一旦关闭呼吸机风扇，恶心症状就会消失。随后，他开始了一系列关于次声波对人体影响的实验，其结果（如媒体报道的）包括需要在千钧一发之际从次声波“死亡信封”中获救而内脏受损的受试者，以及器官因暴露在次声波哨声中而“变成果冻”的人们。

当达到 166 分贝时，人们开始注意到呼吸问题。

据说 Gavreau 已经为这些技术申请了专利，它们也是政府秘密研发次声波武器计划的基础。如果你相信那些容易找到的网络参考资料，这些技术绝对可以算作声学武器。然而，当我开始深入挖掘时，我发现虽然 Gavreau 确实存在并且确实从事声学研究，但他在 20 世纪 60 年代实际上只写过几篇描述人类接触低频（非次声波）声音的小论文，而且所谓的专利都不存在。随后和当代的次声波研究论文都引用了他的工作，目的是为了指出让媒体获得复杂工作所带来的问题。我个人的观点是，他的工作之所以能在阴谋记事本中幸存下来，是因为“Vladimir Gavreau”这个绰号太适合疯狂科学家了，他肯定在搞什么鬼。

抛开阴谋论，次声波的特性确实赋予了它作为武器的某些可能性。次声波的低频率和相应的长波长使其更容易弯曲或穿透您的身体，从而形成振荡压力系统。根据频率，您身体的不同部位会产生共振，这可能会产生非常不寻常的非听觉效果。例如，在相对安全的声级（<100 dB）下发生的共振之一发生在 19Hz。如果您坐在质量非常好的低音炮前并播放 19Hz 的声音（或可以使用声音编程器并获得可听见的声音以 19Hz 进行调制），请尝试摘下眼镜或取下隐形眼镜。您的眼睛会抽搐。如果您将音量调高至接近 110 dB，您甚至可能会开始在视野边缘看到彩色灯光或在中心看到幽灵般的灰色区域。这是因为 19Hz 是人眼的共振频率。低频脉动开始扭曲眼球形状并推动视网膜，通过压力而不是光线激活视杆细胞和视锥细胞。*这种非听觉效果可能是一些超自然民间传说的基础。1998 年，托尼·劳伦斯和维克·坦迪在《心灵研究学会杂志》 （不是我通常喜欢的）上发表了一篇论文，名为“机器中的幽灵”，在文中他们描述了如何找到“闹鬼”实验室故事的根源。实验室里的人描述说看到了“幽灵般的”灰色形状，当他们转身面对它们时，它们就会消失。检查该区域后发现，一个风扇以 18.98Hz 的频率在房间内产生共振，这几乎与人眼的共振频率完全相同。当风扇关闭时，所有关于鬼魂出现的故事也随之消失。

您必须使用 240 dB 的声源才能使头部产生破坏性共振。此时，直接击打头部会更快。

根据身体的体积和结构，几乎身体的任何部位都会以特定频率和足够大的能量振动。人类的眼球是充满液体的卵形体，肺是充满气体的膜，而人类的腹部则包含各种充满液体、固体和气体的囊袋。所有这些结构在受到力时伸展的程度都是有限的，因此，如果在振动后提供足够的能量，它们就会随着周围空气分子的低频振动而伸展和收缩。由于我们听不太清楚次声波频率，因此我们通常不知道声音到底有多大。在 130 dB 时，内耳将开始经历与正常听力无关的直接压力失真，这会影响您理解语音的能力。在大约 150 dB 时，人们开始抱怨恶心和全身震动，通常是在胸部和腹部。当达到 166 dB 时，人们开始注意到呼吸问题，因为低频脉冲开始影响肺部，达到约 177 dB 的临界点，此时 0.5 至 8Hz 的次声波实际上可以以异常节律驱动声波诱导的人工呼吸。此外，通过地面等基质的振动可以通过骨骼传递到全身，进而导致整个身体垂直振动 4-8Hz，左右振动 1-2Hz。这种全身振动的影响会导致许多问题，从短时间接触导致的骨骼和关节损伤到长期接触导致的恶心和视力损伤。次声振动的普遍性，尤其是在重型设备操作领域，促使联邦和国际健康与安全组织制定指导方针，限制人们接触这种类型的次声刺激。

由于身体不同部位都会产生共振，而且共振具有极大的破坏性，那么你能否通过瞄准特定的低频共振来制造一种实用的次声波武器，这样就不必随身携带沉重的扩音器或将受害者锁在电梯里？例如，假设我是一个疯狂的科学家（我知道这完全是夸张），想要制造一种利用声音让人们的头爆炸的武器。人类头骨的共振频率已被计算出来，作为研究某些类型助听器设备的骨传导的一部分。干燥的（即从身体上取下并放在桌子上的）人类头骨在约 9 和 12kHz 处有明显的声共振，在 14 和 17kHz 处有稍小的声共振，在 32 和 38kHz 处有更小的声共振。这些声音很方便，因为我不必随身携带一个很大的低频发射器，而且它们中的大多数都不是超声波，所以我不必担心在头骨上涂抹凝胶来让它爆炸。那么，如果我只使用一个声波发射器，在两个最高共振点（9 和 12kHz，140 dB）发出两个峰值，然后等到你的头爆炸，怎么样？嗯，这还需要一段时间。事实上，它不太可能做任何事情，除了可能让一个干瘪的头骨在桌子上摇晃一下，它对活着的头除了让它转向你看看那个恼人的声音是从哪里来的之外什么也不会做。

我一直梦想着能够到处跑，炸开东西，赶走超级恶棍。

问题是，虽然你的头骨可能在这些频率下振动最大，但它被柔软湿润的肌肉和结缔组织包围，并充满了粘稠的脑浆和血液，这些脑浆和血液不会在这些频率下产生共振，因此会像放在立体声扬声器前的地毯一样抑制共振。事实上，在同一项研究中，当用活人头代替干头骨时，12kHz 共振峰值会降低 70 dB，最强共振现在约为 200Hz，甚至比干头骨的最高共振低 30 dB。你可能必须使用大约 240 dB 的源来让头部产生破坏性共振，此时用发射器击打人的头部并完成操作会快得多。因此，虽然我们仍然无法使用次声波来保护自己免遭危险的头颅砍断，也还没有找到能让我们让朋友难堪的“棕色声音”，但次声波可能会对生物体造成潜在的危险影响——只要你有一个非常高功率的气动置换源，或者在一个非常封闭的环境中长时间操作。

抱歉，我扫了声波武器的兴。我一直想在地下实验室接上几个扬声器，跑来跑去，把东西炸出洞，赶走超级恶棍，但大多数声波武器都只是炒作，而不是夸张。像 LRAD 这样的设备确实存在，而且可以起到有效的威慑作用，但即使是这些设备也存在明显的局限性。手持式声波破坏器必须等待电源和换能器技术的一些重大突破。但未来声音的用途可能比破坏能力更有前景。

* 在黑暗的房间里揉眼睛，你也能得到类似的视觉显示，称为光幻视。

经许可摘自 Seth S. Horowitz 博士所著的《宇宙感知：听觉如何塑造心灵》 （Bloomsbury USA，2012 年）。Horowitz 是一位神经科学家，曾任布朗大学研究教授。他是 NeuroPop 的联合创始人，该公司是第一家在音乐、声音设计和声音品牌中使用神经感官和心理物理算法的声音设计和咨询公司。他与声音艺术家 China Blue 结婚，现居住在罗德岛州沃里克。点击此处以 15 美元的价格购买《宇宙感知》 。