超声波的发现与妙用——蝙蝠与超声波
认识超声波的科学原理。
在人类对自然的认识还没有达到一定高度之前，人们理所当然地认为所有的动物都是靠眼睛来识别物体的方向和位置的。后来事实证明，这种想法是错误的。首先揭开这个秘密的是拉扎罗·斯帕拉捷(Lazzaro Spallanzani，1729—1799)，他是意大利著名的博物学家、生理学家和实验生理学家。他曾经做过四个关于蝙蝠的实验，揭示了蝙蝠靠耳朵而不是眼睛识别物体和捕捉猎物的事实，为超声波的研究提供了理论基础。
斯帕拉捷习惯晚饭后在附近的街道上散步，他常常看到，很多蝙蝠灵活地在空中飞来飞去，能在非常黑暗的条件下灵巧地躲过各种障碍物去捕捉飞虫，这个现象引起了他的好奇，蝙蝠凭什么特殊本领在夜空中自由自在地飞行呢，难道是因为它有一双可以在黑夜中洞悉一切的敏锐眼睛吗？
为了验证自己的猜想，他做了第一个蝙蝠实验。1793年夏季的一个夜晚，斯帕拉捷走出家门，放飞了关在笼子里做实验用的几只蝙蝠。只见蝙蝠们抖动着带有薄膜的肢翼，轻盈地飞向夜空，并发出自由自在的“吱吱”叫声。斯帕拉捷见状，不禁大叫出声，因为在放飞蝙蝠之前，他已经蒙上了蝙蝠的双眼，“蒙上眼的蝙蝠怎么能如此敏捷地飞翔呢？”他感到百思不得其解，下决心一定要解开这个谜。
斯帕拉捷想到: “既然不是靠眼睛来辨别障碍物，那么会不会是鼻子在发挥作用呢？”于是他又做了第二个实验。这一次他把蝙蝠的鼻子堵住，在夜晚放了出去，结果，蝙蝠还是照样飞得轻松自如。“既然眼睛和鼻子都完全没有对蝙蝠的飞翔产生影响，那么蝙蝠又是依靠什么来躲避障碍物和捕捉食物呢？奥秘会不会在翅膀上呢？”于是斯帕拉捷又做了第三次实验。他这次在蝙蝠的翅膀上涂了一层油漆。然而，和前两次一样，这也丝毫没有影响到它们的飞行。“眼睛、鼻子、翅膀都不是蝙蝠辨别物体的因素，那到底会是什么呢？”斯帕拉捷感到非常困惑。最后，斯帕拉捷又把蝙蝠的耳朵塞住，进行了第四次实验。这一次，飞上天的蝙蝠再也没有了之前矫健的身手，而是和一个喝醉酒的人一样，东碰西撞的，很快就跌了下来。斯帕拉捷这才恍然大悟，原来，蝙蝠是靠听觉来确定方向，捕捉目标的。
蝙蝠利用声音导航
斯帕拉捷的新发现引起了人们的震动，这完全打破了人们的常规认识。从此，许多科学家进一步研究了这个课题。最后，人们终于弄清楚: 蝙蝠是利用超声波(频率高于20000Hz的声波)在夜间导航的(图3.21)。它的喉头发出一种超过人耳听阈的高频声波，这种声波沿着直线传播，一旦碰到物体就迅速返回来，它们用耳朵接收了这种返回来的超声波，使它们能够做出准确的判断，引导它们飞行。
超声波的科学原理现已广泛地运用到航海探测、导航和医学中。
摘自《科技史与方法论》清华出版社授权登载
