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1986年，丁士章（右一）等在鶯鶯塔下做實地檢測
“遊人石擊地，蛙鳴貫長空”，在永濟普救寺鶯鶯塔周圍擊石，時不時能夠聽到 “咯哇”“咯哇”類似巨蛙的鳴叫。
不 裝 避 雷針，應縣木塔遭遇雷擊的概率為幾千分之一；裝上避雷針，遭遇雷擊的概率反倒會變成二百分之一。
在五台山顯通寺，古時用來召集僧侶們用飯和做齋時所用的雲牌，可以奏出“東方紅”樂曲。
數百年間，五台山菩薩頂文殊殿春、夏、秋三季滴水不斷。可在1984年維修過後這種奇觀不再，是什麼緣故？
這些奇觀異相，引發山西大學物理系退休教授丁士章極大興趣。在從事基礎物理、理論物理研究多年之後，他開始
“科技考古”，將其中奧妙一一揭示。
從2007年12月24日至今年初，中央電視臺播出科技專題片“普救蟾聲之謎”，讓這位探秘者走入公眾視線。
鶯鶯九聲他為知音
從永濟縣城出發,西行約12公里,一座黃土高臺突兀而起。千年古剎普救寺,坐落高臺之上。這裡是《西廂記》故事的發生地,寺中鶯鶯塔由此得名。
鶯鶯塔下,以石相擊,塔內時有蛙聲相應,“擊前地,則聲在塔底;擊後地,則聲在塔頂”。這一現象清時已被人發現,被稱作“普救蟾聲”,列入“永濟八景”。然而,塔何故能發蛙聲卻一直懸而未解,為鶯鶯塔蒙上了一層神秘面紗。古老傳說,塔中有一修煉多年的蛤蟆精,遇人出聲相擾即鳴聲示警。或雲,塔上鑲嵌著能夠鳴叫的“禽磚”;也有人說,空谷回聲,塔前深溝回蕩聲音所致;更有故事說,這是唐代一名叫智高的建築大師,為向徒弟展示其高超技藝,在塔下埋了一對金蛤蟆,擊地就有叫聲,初始擊一下叫兩聲,後來金蛤蟆被偷走一隻,擊一下便只能聽到一聲蛙鳴……
1986年,丁士章自一個同學處聽說此事,大感興趣,邀集本校張蔭榕及西安交大吳壽煌、黑龍江大學余文光及中科院聲學所多位同仁組成課題組(此後數年,幾人組成的課題組連續多次合作,完成3個國家自然科學基金項目:“普救蟾聲”、“應縣木塔防雷”、“臺山雲牌”),丁士章任組長,對此展開調查。
“晚上9點多乘火車從太原出發,次日早晨8點多到達,再搭一個多小時拖拉機”,幾乎每個週末,丁士章等總要利用教學之餘趕赴那裏,“寒暑假在那裏蹲點。”丁士章等入駐之時,正值當地有關部門對普救寺進行維修,更為奇怪的事情在他們眼皮底下接二連三發生:
——“蘇三齣了洪洞縣……”1986年的一天,維修工人曹師傅一行剛剛走到塔下,突然聽到塔內傳來唱戲的聲音。進去一看,塔內空無一人,而離塔稍遠,戲聲立即消失。聲源來自哪?丁士章等聞訊趕到,以塔為中心騎著自行車四處兜圈子,發現距塔南2.5公里處的蒲州鎮文化站露天劇場在唱戲。與戲文內容對照,分毫無差。鶯鶯塔成了“收音機”。
——1986年的一個夏夜,塔門緊閉,指揮部工作人員李益民正在塔前乘涼,突聽塔內傳來陣陣喝酒猜拳聲。丁士章等人在四週仔細搜尋,發現聲源卻在普救寺門外62米處的一個農戶家中。此後,這類事情時常發生。同樣是那戶人家,主人一次在廚房輕聲說“快點,客人快來了”,竟也被人在塔前臺階上聽到。鶯鶯塔成了“竊聽器”。
1986年至1988年,3年時間,丁士章和他的課題組研究人員,在塔四週幾公里範圍內反復進行實地測試,共發現9種聲學現象,比史書上記載的還多7種。通過實驗,他們發現了其發聲距離及產生原理——一是特殊的地形地貌,所處地勢高敞,而四週平坦又無障礙物,它可接受大範圍內傳來的聲波;二是特殊的建築結構,鶯鶯塔每一層塔檐挑出成內凹弧形,能把聲音反射聚匯,“蛙聲”就是十三層塔檐反射聚匯的結果;三是特殊的建築材料.鶯鶯塔身和塔檐全部用青磚疊砌而成,由於黃土高原風沙長年累月吹拂,青磚表面光滑,猶如涂了薄釉料,對聲波反射系數高達0.95~0.98,傳來的聲波,幾乎被全部反射。
“鶯鶯九聲”,終遇知音。
應縣木塔 “愛它就別給它添針”
1056年建成,應縣木塔已有近千年曆史。1987年,一場有關是否該給其架設避雷裝置的討論在應縣展開。當地有關部門邀請丁士章去做“裁判”。
支援為木塔建避雷針的,多為文物保護工作者及公安消防部門,他們認為,應縣年雷電日較多,自1972年至1986年,平均年雷電日為38.5天,木塔正位於雷電帶上,附近落雷尤多,木塔附近已有多起雷擊事件發生。而木塔總高67.31米,是我國現存最高的木結構建築,也是當時應縣的最高建築,“個大招雷”,最易受到雷擊。
反對為木塔建避雷針的,除了怕因此嚴重破壞木塔景觀之外,幾乎拿不出什麼過硬理由。木塔歷千年不壞,當地人傳言木塔有一種神奇的力量,“水不能淹,火不能焚,雷不能擊”,但沒有什麼科學依據。“當時主張建避雷針的,佔壓倒性意見,只是縣委縣政府還在反復斟酌利弊得失”,丁士章回憶。
丁士章和他的課題組工作人員發現,我國許多古代建築並無避雷針之類裝置,但卻從不遭受雷火之災,應非偶然,其中應該有一些科學道理。
從1987年開始,丁士章開始與三位同事對應縣木塔進行探察。“這麼多年了,除去維修工人,我們可能是絕無僅有獲准登上木塔最高層的”。
前後8次的測量數據顯示,除底層及塔剎處有部分塔磚外,木塔全部為木結構,除塔剎外木塔沒有包括鐵釘在內的任何金屬物,塔身材料絕緣;各層塔檐伸出7米或更多一些,兩檐間平均高度為8.8米左右,雨雪天氣無法將側面完全打濕,各層之間均留有乾燥部分,雨雪天也絕緣;塔基密閉性很好,淺層地下水不能侵入塔基,打開夯土層取樣非常乾燥,塔基絕緣……應縣木塔的建築技藝令丁士章等嘖嘖稱奇。
對各項材料進行絕緣測試及模擬雷擊實驗之後,丁士章等得出結論,應縣木塔存在“絕緣避雷”機制,只要保證這種絕緣性能不被破壞,木塔就不致遭受雷擊。反之如果強行為其安置避雷針,不僅嚴重破壞景觀,而且容易影響塔身基礎,甚至變為引雷。“大致而言,不裝避雷針,木塔遭受雷擊的可能性為幾千分之一;裝了避雷針,遭受雷擊的可能性會變成二百分之一”,權衡利弊,丁士章等建議,暫時不需要給應縣木塔裝避雷針,“古有畫蛇添足,我們莫不要為塔添針。”最終,丁士章的建議得到當地有關部門採納。
臺山雲牌叮咚響起“東方紅”
“關焚木魚瘦,齋鐘麥燕腴”,清代傅山詩中的“齋鐘”指的就是雲牌,寺廟中用於召集僧侶用飯和做齋時敲擊伴奏。除去音色宏亮、傳聲較廣外,我國古代有關打擊樂器的文獻中,沒有發現有關雲牌的記載,也沒有發現有關雲牌的研究資料。然而,一個偶然的機會,丁士章卻在五台山顯通寺發現一塊雲牌,用之可以敲擊出“東方紅”等多種樂曲。
1988年,丁士章遊歷至五台山顯通寺,忽聞僧侶敲響雲牌,叮咚悅耳。出於好奇,以手輕輕敲擊了雲牌幾處部位,“叮叮咚”,雲牌發出的聲音帶有一定節奏。“編鐘能做樂器,雲牌如何?”丁士章突發奇想,仔細觀察雲牌各個部位,發現雲牌由不同模具分塊鑄造而成,共分31塊,每塊的幾何形狀、大小及面積各不相同,打擊各個部位分別發出不同聲音,“為何部位不同,發出的音色隨之不同?這塊雲牌的各個部位中隱藏著多少聲音頻率?這塊雲牌能否作為樂器使用?”腦海中帶著一堆問題,丁士章興衝衝召集課題組,對此展開研究。先後8次往返五台山,測試表明,用木錘敲擊雲牌的31塊結合體,其中間部位及邊緣部分發出的聲音各不相同,包含了“1、2、3、4、5、6、7”幾乎所有音質。而他們對其他幾處寺廟的雲牌實驗表明,那些只由一塊整體鑄鐵做成的雲牌沒有這些效應,顯通寺雲牌成為國內發現的唯一可以作為樂器使用的雲牌。
“東方紅,太陽升,中國出了一個毛澤東……”、“社會主義好,社會主義好”,顯通寺內,丁士章等用雲牌奏起了自己熟悉的旋律,令寺內僧侶們大為驚訝。自此之後,原先被懸挂在殿外的雲牌被收入室內細心呵護,成為顯通寺“無量殿”、“銅殿”、“銅塔”之後的又一鎮寺之寶。
滴水不再回聲減弱
“水滴石穿”,自1683年翻修至1982年,數百年間,春夏秋三季,不論晴雨風天氣,五台山菩薩頂文殊殿檐瓦總在有規律滴水,為五台山十大奇觀之一,文殊殿因此得名“滴水殿”。
奇怪的是,自1982年文殊殿翻修之後,這種滴水現象從此絕跡。經丁士章等反復考察分析,發現原來是有的瓦上有洞,下雨時雨水通過小洞流到瓦下,瓦下有複雜科學的貯水裝置,水又利用毛細原理滲到檐瓦,再通過小孔下滴形成滴水。而在貯水裝置下方,有著良好的防水層,確保雨水不會流進大殿。遺憾的是,這座極具歷史價值、科學價值、旅遊價值的巧奪天工建築,1982年翻修殿頂時,由於事先沒有請有關專家學者論證,滴水裝置遭到破壞,除去下雨再不滴水。
同樣的悲劇在鶯鶯塔也有體現。因《西廂記》中有圍廊的有關記載,當時丁士章等學者對塔的回聲機制尚未搞清,當地有關部門斥資40萬元在鶯鶯塔四週蓋了一圈圍廊,使塔的回聲效應受到極大破壞,只有部分能夠聽到微弱蛙鳴,令“鶯鶯九聲”大打折扣,許多遊客反映,此地回聲效果沒有宣傳中那麼明顯。也正因為這些原因,除學術界外,丁士章他們的研究成果多年來在外界一直鮮為人知。
（山西晚報 本報記者 李建軍）
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