西藏会唱歌铜碗的物理原理

铜碗受到摩擦后水面会发出小水珠

西藏的神奇铜碗从公元五世纪起流传至今，是一种有宗教意义的器皿。它由青铜合金制成，含有铜、锡、锌、铁、金、银和镍。当人们使用木槌（有时外面包有兽皮）摩擦或碰击碗的边缘时，会使整个碗发出各种各样的乐音，如果碗中盛有液体，水面便会呈现出小水滴组成的花纹。现在，科学家们揭开了了这一宗教器具的物理学原理，相关研究发表在杂志《非线性科学》（Nonlinearity）上。

“会唱歌的铜碗”是液体与固体材料相互影响的结果，这种现象常被应用在建筑学上，例如桥梁或楼宇的风压荷重（wind-loading）等。当人们摩擦盛满水的碗，碗受到压力而产生十分细微的形变，这会使水和铜碗的界面受到影响，产生波纹。当摩擦力度足够大时，波纹便会分开成一个个的小水滴。

这新的成果对燃料的注入、香料的喷洒工艺都有一定启示，因为在这些过程中，涓滴的产生都起着重要作用。

比利时列日大学（Universitéde Liège）和美国麻省理工学院（MIT）的研究人员通过高速摄影，观察到了涓滴的形成、激发、加速和跳跃的过程。

当摩擦高脚玻璃杯时，也有相似的现象发生。这一现象启发了富兰克林发明玻璃口琴。当然，西藏铜碗比玻璃杯容易发出乐音，因为它的共振频率比玻璃小得多。

为了激发波纹和水滴，研究者们在碗的旁边放了一个扩音器，可发出一定频率的声音。当发出的频率和碗的共振频率相合时，碗就会自然振动发出乐音，碗中的水会呈现波纹。高速摄像机将这一切尽收眼底，研究者们便能借助它保存的图像进行测量研究。

研究者之一J.Bush说：“我们这项工作的动机主要是好奇心和兴趣，并非追求实用性。当然我们提供了液体和固体互相作用的例证，也具有一定的实用意义。

“能阐明神奇的西藏铜碗之中蕴含的物理原理，我们已经十分满意。不过我想，如果试着改变一下碗中液体的性质，可能会有更多新的发现。”他说。

化石网 faywater