天坛回音壁：探索中国建筑之谜

天坛建筑结构奇特，造型精绝，具有独特的艺术风格。它巧妙地运用了力学、声学和几何学等科学原理，在古代建筑史上占有重要地位。人们发现，皇穹宇的围墙有着特殊的传声现象，如果贴墙而立，一个人靠墙说话，声波就会沿着墙壁传到一二百米的另一端。皇穹宇前的三音石上，只要人拍一下手，就能听到回响。这到底是什么原因？

明清北京城南郊的天坛，是明清两代皇帝祭祀天地之神和祈祷五谷丰收的地方。它严谨的建筑布局，奇特的建筑结构，瑰丽的建筑装饰，被认为是我国现存的一组最精致、最美丽的古建筑群，天坛不仅是中国古建筑中的明珠，也是世界建筑史上的瑰宝。

天坛的建筑有许多奇特的地方，其中回音壁和三音石，以及圜丘坛上的天心石，合称天坛三大奇特声学现象。回音壁和三音石的奇特之处究竟表现在哪些地方？

在祈年殿的南边，有一座建造方法上与祈年殿相似的殿堂，叫皇穹宇，是供奉“昊天上帝”神牌的地方。皇穹宇高19米多，直径15.6米。它用砖木建成，小于祈年殿，但结构与祈年殿基本相同，单檐蓝瓦，殿顶是鎏金宝顶，殿下也有台基和汉白玉的栏杆。远远望去，像是一把金顶的蓝伞高撑云空。每年冬至皇帝祭天时，就从这里把牌位抬到“圜丘”上设祭，祭完再送回。皇穹宇殿处圆形的水磨砖围墙，便是著名的回音壁。

回音壁就是皇穹宇的围墙。墙高3.72米，厚0.9米，直径61.5米，周长193.2米。墙壁是用磨砖对缝砌成的，墙头覆着蓝色琉璃瓦。围墙的弧度十分规则，墙面极其光滑整齐，是很好的声音载体，可以传声，在传递途中对声音损失极小，对声波的折射是十分规则的。只要两个人分别站在东、西配殿后，贴墙而立，一个人靠墙向北说话，声波就会沿着墙壁连续折射前进，传到一二百米的另一端，无论说话声音多小，也可以使对方听得清清楚楚，而且声音悠长，堪称奇趣，给人造成一种“天人感应”的神秘气氛，所以称之为“回音壁”。出现这种奇特的现象，主要是因为围墙是圆形的，又特别光滑，传音的递增率比直线小。由于皇穹宇与回音壁最小间距仅2.5米，所以发出的声音与围墙地线的夹角不能大于22度，否则声音会碰到皇穹宇，漫射到别处去了。回音壁的南面辟有三门，所以如果面向南讲话，那么只有少量声波绕过门洞继续传播，听到传声小得多了。

天坛回音壁(www.xing528.com)

皇穹宇殿门外是一条由大长方石铺成的甬路，三音石就是皇穹宇大殿正前方的三块石头，您站在第一块石头上拍手可以听到一次回音，第二块石头可以听到两次，而第三块就可以听到三次回音，所以称为三音石。为什么会出现这样的情况？

一些人认为三音石上之所以能听到三次以上的回声，这是因为声音的速度是每秒340米，人耳仅能分辨间隔不小于15分之1秒的声音，因此声音的反射体距人不得近于11.3米，否则听不到回音，而三音石距回音壁半径为32米，符合传声的条件。有关人员测量证实，三音石正处在回音壁的圆心，所以在此处发声，声音均匀向四周传播，经过同样的距离碰到墙上，反射回来又集中到中心，如此往返多少次，就能听到多少次回音。但渐渐地声音越来越小，以致逐渐听不清楚而消失。如果离开三音石发声，声波传播不均，削弱了回音效果，即使能听到回音，也是模糊不清的。

还有一些人说，如果站在甬道第三块石头上，敞开殿门，并将全殿窗户紧闭，使殿门到殿内正中神龛之间没有任何障碍物，然后面对殿门说话，就可以听到非常洪亮的三声回声，而且站在殿外任何地方都可以听到。由于这声音是在供奉“昊天上帝”的建筑里发出来的，而且回声很大，因而就有“人间偶语，天闻若雷”之说。于是又称这些石头为“天闻若雷石”。还称这些石为“三才石”，即取天、地、人三才之意。人们必须是站在人石上说话，为让“昊天上帝”听到，还必须打开殿门，而说话的回声便是“昊天上帝”的回答。

一些建筑专家解释说，其实这种奇妙的现象，正是因为皇穹宇的殿门高，而石阶下面的第三块石头和殿门以及殿内神龛上面的殿顶形成一条直角三角形的斜边。站在第三块石头上说话，声波可以沿着斜线直接传入殿内，碰到圆形殿壁、殿顶后再返回殿外。又因第三块石头位于垣墙的中心，所以站在这里击掌，都能听到它的回声，只是由于声波传播的距离不同，所以才会听到次数不同的回声。由于其他石板与殿门和殿内的壁三点之间难以形成直角三角形的斜线，所以即使站在那里的其他石板上击掌或说话，也不可能听到回声。

回音壁、三音石及圜丘的天心石所产生的奇妙回音现象是吸引游人驻足的一组著名的声学景观，同时也反映出我国古代建筑高超的设计思维和巧妙的技术水平。