勞永新

兩個振動頻率相同的物體處在一定范圍內(nèi)，一個物體發(fā)生振動時會引起另一個物體振動，這就是同頻共振。物質(zhì)或物體通過同頻共振而相互作用的現(xiàn)象很多，例如當(dāng)太陽、月亮和地球處于同一直線時，會出現(xiàn)潮汐現(xiàn)象，昆蟲和鳥類也是運用共振來發(fā)出鳴叫聲等等。

利用同頻共振的發(fā)明方法稱為同頻共振法，簡稱共振法。共振法有放大振幅、擴大傳播和獲取信息等作用，特別是因能獲取分子和人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息而聞名于世。共振法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于聲學(xué)、機械、化工、分析儀器、無線電與電子學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、環(huán)境工程和經(jīng)濟、軍事、教學(xué)以及災(zāi)害和事故防治等領(lǐng)域。

共振篩受到周期性的驅(qū)動力作受迫振動，驅(qū)動力的工作頻率接近其自振頻率時發(fā)生共振，可以用較小的振動力來達到較大振幅、可驅(qū)動較大面積的篩箱，所以其動力消耗小而過篩能力大。適用于大型選煤廠的篩分，還可用作物料的脫水和脫泥。管道聲共振清洗的原理是當(dāng)聲共振經(jīng)流體傳播到管道內(nèi)的結(jié)垢物時，由于管子與結(jié)垢物各自在不同的頻率下產(chǎn)生共振，聲共振可以打斷它們之間的結(jié)合鍵，使結(jié)垢物快速脫落。節(jié)能、用水量少，是一種成本低、效率高、生態(tài)與安全性能好的管道結(jié)垢清洗法?！肮舱駭嚢璺磻?yīng)器”利用馬達帶動偏心質(zhì)量旋轉(zhuǎn)做振源，當(dāng)其振動頻率與彈性梁的固有頻率相同時，產(chǎn)生共振并達到最大振幅而帶動反應(yīng)釜進行振蕩攪拌，用于實驗室科學(xué)研究。分子洗衣器利用衣物纖維內(nèi)部分子在外電場的作用下，出現(xiàn)電極化現(xiàn)象，發(fā)生每秒幾萬次的機械共振，使衣物內(nèi)部分子發(fā)生反復(fù)彈性伸縮運動，而達到對衣物的洗滌目的。其優(yōu)點是快速、無聲、高效、節(jié)水、節(jié)電、不用洗滌劑、不磨損衣物。

分子共振變頻刀利用分子共振技術(shù)，能對不同組織細胞的不同分子鍵發(fā)射恰到使其迅速斷裂的射頻波，使細胞間分子發(fā)生共振，使其能在瞬間破壞分子間的結(jié)合而破壞需切除的組織，但不產(chǎn)生熱量，不造成周圍組織的熱損傷?？捎糜诟鞣N外科手術(shù)。壓電式超聲波發(fā)生器的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。

當(dāng)電路的激勵頻率等于電路的固有頻率而共振時，叫諧振。無線電收音機利用諧振現(xiàn)象來選臺，即通過調(diào)可變電容來變動電路的固有頻率。當(dāng)電路的頻率和空氣中傳來的電磁波的頻率相等時，就發(fā)生諧振，電磁波振幅達到峰值。高低兩能態(tài)粒子可反轉(zhuǎn)的原子(或分子、離子等)系統(tǒng)受微波輻射場激勵時，受激態(tài)原子一齊作共振發(fā)射躍遷，可產(chǎn)生微波放大，稱為微波受激發(fā)射放大。光學(xué)共振腔是激光器的三個基本組件之一。發(fā)光二極管加有由反射鏡組成的共振腔后大大提高了其光輸出效率。粒子直線加速器和同步加速器要用微波(高頻)共振腔提供加速電場。

利用電磁波和物質(zhì)中的原子、電子和分子間的相互作用是獲取物質(zhì)，包括分子、地層、甚至人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互作用信息的重要方法。氫原子核所處的化學(xué)環(huán)境不同會導(dǎo)致核磁共振頻率的變化，核磁共振方法就是通過測量這些變化來確定物質(zhì)結(jié)構(gòu)的。核磁共振波譜儀可以給出小到原子核在分子中的精確位置及其周邊環(huán)境的微小變化，大到給出整個人體的斷層圖像。將人體置于磁場中，用無線電射頻脈沖激發(fā)引起體內(nèi)氫原子核的磁共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號，并釋放出能量，被體外的接受器收錄，經(jīng)電子計算機處理獲得人體各方位的斷層圖像，叫做核磁共振成像。它對人體無損傷，可獲取活體器官和組織的詳細圖像，用于診斷。核磁共振還能檢查出組織成分中水含量的變化，能顯示功能和新陳代謝過程等生理生化信息的變化，它使機體組織從單純的解剖圖像發(fā)展為解剖學(xué)與組織生化相結(jié)合的“化學(xué)性圖像”，為一些早期病變提供了診斷依據(jù)，比X光、CT能更有效和更早地發(fā)現(xiàn)病變。

通過改變外加磁場或輻射頻率則可獲得受不同環(huán)境影響的電子自旋共振信息，得到電子自旋共振波譜，從而獲得原子和分子中電子與電子、電子與核自旋相互作用的超精細結(jié)構(gòu)信息，也可鑒定自由基。光磁共振是使原子、分子的光學(xué)頻率的共振與射頻或微波頻率的磁共振同時發(fā)生的一種雙共振現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象的法國科學(xué)家卡斯特勒獲1966年諾貝爾物理學(xué)獎。現(xiàn)在光磁共振方法已成為研究原子物理的一種重要的實驗方法。表面等離子共振是當(dāng)入射光以臨界角入射到兩種不同折射率的介質(zhì)界面(比如玻璃表面的金或銀鍍層)時，引起的金屬自由電子的共振。而折射率的變化又和結(jié)合在金屬表面的生物分子質(zhì)量成正比，因此可以得到生物分子之間相互作用的特異性信號。這種生物傳感分析技術(shù)，無須進行標(biāo)記，也可以無須純化各種生物組分。在天然條件下通過傳感器芯片實時、原位和動態(tài)測量各種生物分子以及病毒、細菌、細胞、小分子化合物之間的相互作用過程。離子回旋共振質(zhì)譜儀中，離子被引入分析室后，在強磁場作用下被迫以很小的軌道半徑作圓周運動，離子的回旋頻率與離子質(zhì)量成反比。當(dāng)施加的射頻頻率與離子回旋頻率相等時則發(fā)生共振，離子吸收射頻能量，運動軌道半徑增大，撞到檢測器產(chǎn)生可檢出信號。可以準(zhǔn)確測定元素的質(zhì)量數(shù)，用于測定分子的元素組成。一些物質(zhì)的原子中電子磁矩互相抵消，合磁矩為零，稱為抗磁物質(zhì)如水、金屬銅、碳和大多數(shù)有機物和生物組織等。原子中電子在一定的恒定直流磁場和微波高頻磁場同時作用下會發(fā)生抗磁共振，由生物抗磁性組織的磁化率異常變化可推測該組織的癌變。利用一對在10納米距離內(nèi)才能產(chǎn)生共振熒光而發(fā)生能量轉(zhuǎn)移的物質(zhì)，如熒光蛋白、有機熒光染料和鑭系元素等來標(biāo)記生物大分子，可用來研究生物大分子間的相互作用，從而了解其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)機理，并可測定其含量，稱為熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)。

同頻共振的概念還可以擴展為振蕩中的共振及人們間心理和情感的共振等。共振營銷是利用傳播共振的原理，通過企業(yè)和用戶為振源發(fā)出策動，將產(chǎn)品或服務(wù)的信息制作成具有超強感染力的“振子”，不斷刺激用戶，通過用戶“共振”和“自激”以及振子的“裂變”，在優(yōu)質(zhì)媒介中廣泛傳播形成擴散鏈。在營銷過程中，如果企業(yè)能夠使每種傳播方式所傳播的信息以一個相同的“頻率”進行，形成共振。各種媒介之間形成立體刺激，就會形成最大“振幅”的共振波刺激消費者，從而達到傳播效果的最大化。而情感營銷從消費者的情感需要出發(fā)，喚起和激發(fā)消費者的情感需求，誘導(dǎo)消費者心靈上的共鳴，寓情感于營銷之中，使有情的營銷贏得無情的競爭。

市場經(jīng)濟、股市、外匯市場及社會生活都和人們的心理活動有關(guān)，也存在類似的共振現(xiàn)象。美國投資大師江恩提出預(yù)測股市的理論，他認(rèn)為股票走勢經(jīng)常大起大伏，是市場的內(nèi)在波動頻率與外來市場推動力量的頻率產(chǎn)生倍數(shù)關(guān)系時，市場出現(xiàn)共振的反映。炒股票也是一場心理游戲，世界上億萬股民在炒股，心理共振就更容易造成股票價格的振蕩，甚至大起大落。青年群體的追逐和崇拜明星、雙胞胎和戀人間的心靈感應(yīng)及人們間的情感共鳴等現(xiàn)象也有心理共鳴或共振的因素。

利用同頻共振的發(fā)明仍在擴展中。和無線電通信相似，利用兩個耦合線圈作為電磁共振器，通過發(fā)送和接收特定頻率的微波電磁波，可實現(xiàn)電力的無線輸送，目前尚在實驗階段；根據(jù)電磁共振原理發(fā)明的無線充電器已經(jīng)商品化；利用微波和分子化學(xué)鍵的同頻共振而進行選擇性反應(yīng)的研究尚待深入。