次声波的应用
出品：科普中国
作者：岳江锋
策划：宋雅娟
监制：光明网科普事业部
杀敌于无形的次声武器（图片来自网络）
从古时候起，人类就注意到声音的破坏效应。据《圣经》记载，约旦古城——耶利哥城是迦南的“门户”，其城墙高且厚，守军高大健壮，是当时极其强大的堡垒。犹太人虽有百万之众，但却很难攻克这座城墙。在上帝神迹的暗示下，犹太人围城行走七日，然后一起吹号震毁城墙，使犹太军轻易攻入，最终顺利进驻他们的圣地。这虽然只是个传说，但也足以证明“以声为武”在古代战争中就已受到重视。
声波家族“三兄弟”各有啥特点？
声波是声源的振动在介质中传播形成的。固体、液体、气体中都能传播。在水和空气中传播是纵波，在固体中可以是纵波，也可以是横波。声波的波动现象服从波动规律，因此在传播过程中也会发生折射、反射、干涉和衍射等现象。根据波长和频率的不同，可以将声波划分为三个区段：次声波、可听声波和超声波。
次声波频率小于20赫兹（Hz），不容易衰减，不易被水和空气吸收。而次声波的波长往往很长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射，某些次声波能绕地球2至3周。某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近甚至相同，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性，危险时可致人死亡。
可听声波即能够用耳朵听到的声波，它对每一种动物都是独特的，许多哺乳类动物的可听声波频率上限比人高，且随年龄变化而变化。对人类而言，可听声波的频率范围为20-20000赫兹，其上限随年龄增长而降低。这种声波既可能是美妙的音乐，也可能是刺耳的噪声，在军事上利用高分贝噪声足以使敌人头晕目眩，失去战斗力。
当声波的频率大于20000赫兹时，人耳无法听到。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。在上述三类声波中，超声波的波长最短，绕过障碍物的能力（即“衍射”）不强，因而具有较好的方向性，且能穿透不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。
国外次声武器的发展进程是怎样的？
在武器装备方面，三类声波中应用最多的当属次声波了。基于次声波的物理特性及其作用特点，可利用人体内脏器官共振频率在次声频率范围内的特点来制造次声武器。次声武器是各国重点研究的新概念武器之一，自20世纪70年代初开始，美国、法国、俄罗斯等争相研究次声波的生物学效应，其军事应用价值已引起高度重视。
1972年，法国国家实验中心制成一台强次声发生器，首次试验就使5千米以内的人员受到伤害。上世纪80年代法国科学家加弗罗研制出一种“大哨笛”次声发生器，声压级为160分贝，能对人体器官产生损伤，当时法国报纸称它为“次声枪”。1979年苏联秘密进行次声炸弹试验，由于当时对其威力估计不足，又缺乏良好防护，造成现场数名人员死亡。
美国也在次声武器方面展开了积极的探索。上世纪70年代，美警方开发了使人“僵化”或失去战斗力的次声武器，来控制骚乱。据报道，美国已拥有一定性能的次声武器，并已秘密地小规模应用于索马里战争、波黑战争、海湾战争以及反恐防暴等。90年代，美军专门研制高功率微型次声发生器，并进行了战场模拟试验。1995年底，美国曾对波黑塞军阵地秘密进行次声波攻击，据称几秒钟就使塞军士兵昏倒、呕吐、陷人混乱。1998 年，美国开始研制一种作用距离可达到200米的手持式次声手枪。在波黑战争中美军就曾使用次声发生器发射次声波，几秒钟后使对方大批人员丧失了战斗力。
美国警方装备的次声防暴武器（图片来自网络）
次声武器有哪些杀伤作用以及缺陷？
毋庸置疑，次声武器是一种理想的软杀伤武器，它具有传播速度快、传播距离远、穿透力强、隐蔽性强、不污染环境和不破坏设施等特点，这也是它区别于传统武器的优势。综合来讲，次声武器的杀伤作用包括以下三个方面：
首先，引发人体器官共振，影响生物机能。当一定强度的次声频率接近于人体某一组织器官固有频率时，该组织器官将最大限度地吸收次声能量，振动达到最大振幅，从而产生共振效应造成原发性损伤。这种共振效应既可作用于机体器官，又可作用于细胞结构，改变其膜性结构和功能，影响一些酶与质膜的结合状态及酶的活性，进一步影响生物氧化过程和能量代谢。
其次，将机械能转换为有害的热能、生物电能等。一定强度的次声作用于人体时，其机械能可转化为热能、生物化学能和生物电能，直接作用于机体器官，进而使组织细胞的分子结构发生改变，在次声引起的损伤过程中起到关键作用。
再则，使人的感官受到刺激，产生精神紊乱。次声作用还可刺激躯体的本体感受器和内脏器官的感受器，可反射性地引起器官和生理系统的反应。在高强度大剂量时，会产生严重的损伤效应，甚至损伤大脑组织结构，使人精神紊乱、记忆力严重下降。
虽然次声武器是一种强大的软杀伤武器，但是它也存在着固有的缺陷。一方面，次声波不易聚焦成束，因而实现定向聚焦发射相当困难，其直接结果就是敌我不分，容易误伤己方人员；另一方面，次声波的波长很长，因而定向困难，在空旷的环境中难于产生高强次声波。
