声学研究
声波医疗的现代科学原理
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音乐声波能
是古人用在医疗健康长寿之中的重要法宝，
德国科学家实验发现，经过处理的某些声音可以让癌细胞的生长得到减缓。
现代科学认为，音乐之所以能治病，在于人体是由许多有规律的振动系统构成。
声能音乐治疗癌症的科学验证
关于音响与声波能有杀死癌细胞的特殊功效，(转摘《美国文摘2000年第二期37页第二自然段里》这一点从最近德国出版的《医师报》的一则报导中已经得到证实。据该报报导，德国科学家实验发现，经过处理的某些声音可以让癌细胞的生长得到减缓，该项研究由德国佛莱堡医学院肿瘤科以及海德堡德国音乐疗法研究中心合作进行。
研究人员将实验室培育的肺癌细胞，暴露在微型扬声器发出的规律声音下，结果发现癌细胞的生长速度，比在正常环境下慢了百分之二十。海德堡德国音乐疗法研究中心主任博来教授说，研究人员还发现，能够抑制癌细胞生长速度的，并非一般的音乐，而是有一定音色、音量、速度和时间间隔的声音，这一发现为音乐治疗癌症提供了绝对权威的有说服力的验证。目前德国科学家正考虑进行大规模的实验研究，以声音剌激法来抑制肿瘤生长。
从这则报告，反观我从上古智慧中研制的《理疗养生音乐（药）》，可以看到有许多特点不谋而合。这套音乐，与心跳的频率基本一致，通过不同乐器不断变化的音量、音质和音色，有些声音甚至非常奇异，还有加上一些接近大自然中的背景声音，如海浪、溪流、雨声、鸟呜、温泉水等声音，因此在临床实证报告上，对晚期癌症止痛有着较高的医疗作用，还可达到强身健体、增强免疫力、延长生命的效果。
音疗声频影响神经系统，调节身心增强免疫
现代科学认为，音乐之所以能治病，在于人体是由许多有规律的振动系统构成。大脑的电波运动、心脏搏动、肺的收缩、肠胃的蠕动和自律神经活动都有一定的节奏。当一定频率的音乐节奏与人体内部各器官的振动节奏相一致时，就能使躯体发生共振，产生心理快感。人的感受最适宜的节奏是每分钟七十～九十次，这正与心脏的频率相接近。
当人生病时，体内节奏处于异常状态，选择相应的乐曲，藉音乐产生的和谐音频，可使人体的各种振频活动更加协调，从而有益于患者恢复健康。一位科学家的生活体验，证明了这一点。有一段时间，这位科学家下班回到家时，总有一种紧张和烦躁感。在某一天晚上，她偶尔听了女儿快节奏感的迪斯科音乐，觉得这和自己的情绪有点相似，情绪得到放松。这位科学家在无意间，找到了适合自己的音乐疗法。
首先用与自己当时情绪相配的音乐类型，然后逐步地改变音乐，使其反映出自己所要获取的某种情绪。研究发现，音乐是不同的七个音阶形成的组合，但保持声波在35分贝左右有规律的振荡，由此产生的一种能量，传入人体后，使细胞发生和谐的同步共振，可对细胞产生一种微妙的按摩作用。音乐能调解人体的内部环境，促进内分泌系统释放出多种生理活性物质，增进新陈代谢。音乐还可以提高大脑皮层的兴奋性，使皮层下中枢植物神经产生相应运动，稳定情绪，消除心里紧张状态，协调全身各系统的功能，从而使人消除疲劳、充沛精力，并且加强人体的免疫能力。
音乐是生命的润滑剂
音乐可比作是生活的润滑剂，它虽然只有七个音符，却可以奏出动人的乐章，产生奇妙的效应。
临床医生们发现，高血压的人听小提琴乐曲，血压就可以降下来；孕妇分娩时欣赏优美悦耳的乐曲，可以减少其疼痛；矫正口吃（结巴）用唱歌的形式来矫正，效果就突出得多；精神病患者，听到一段美妙的歌声，精神病会得到缓解……。越来越多的学科都与音乐疗法结合起来，产生了奇特的效果，它真的成了生活中的润滑剂。现代生活日趋紧张，而紧张便会导致身心疾病的发生。
医学专家们指出，繁忙的现代人，如果能对音乐有选择地加以欣赏，或者自己放开歌喉，引吭高歌，不仅可以得到美的享受，而且还有一定的医疗作用，能有效地缓解机体的紧张状态，提高适应环境的能力，有利于健康，有利于延年益寿。
声波与音频对人体听觉神经的作用
我们时常碰到雷、电、光、气等自然界的能源，但声音对于我们大多数人来说仍是一个谜。我们只了解声音的一般知识。诸如声音传播比光慢，声音碰到的障碍物时会反射，符合医学研究论证明声音太响对耳朵有损害，是极其不卫生的。但是如果要真正说出声音到底是什么概念，和它又是如何产生的？有可能你会发现究其根源和其中之道理了解不是甚多。
许多人不认为声音与声波是一种强大的能源和能量，其实是的。如果你的邻居调大他的音响超过八十分贝以上的话，不单只影响你休息，而且严重的影响人体心脏功能有序的跳动。虽然声音不像雷、电、暴风雨那样具有一定破坏性的影响。不过声音对你和周围环境的影响可能是具有坡坏性的而且难以捉摸的。例如，科学家，音乐家及研究人员与恐怖片导演们发现，听了某种类型的音调能使人感到焦虑和惊恐害怕。
大家知道，在一部动作片或恐怖片的紧张关头，你听到一个连续不断的很尖的声音时会有什么感觉。这个很尖的声音与你用指甲划黑板时产生的声音差不多，但是更令人难以捉摸。连续听到这种声音，会有焦急不安的感觉。
下面是一个关于声音能量的更明显的例子。你有没有看过电影里一个尖音调的人可以把一块玻璃震碎了？发生这种情况是因为 尖音调与玻璃的自然谐振频率（resonant frequency）或自然振动（natural vibration）相合了。这个过程叫做「谐振（resonance）」。
谐振现象对很大的物体也可能形成破坏作用。例如，Paul Hewitt 在他的《概念性物理（Conceptual Physics）》一书中就讲了这样一个故事：1831年一队步兵操过英国曼彻斯特市附近的行人桥上时由于谐振，桥梁就坍塌下来。很显然，这是因为士兵步伐的节奏与桥的振荡频率相合，引起了共振，才使桥坝坍塌的。
所以现在士兵路过此类桥时，再也不准齐步走了。人们对于声音的工作原理有不少误解。例如有人以为在篮球比赛时，尖声高叫，能使他们的声音以更快的速度到达对方队员或裁判员的耳朵里。可是实际上，每一种声音的传播速度是相同的。声音传播很快（约每小时1200公里），但是它的质量受到风和湿度等因素的影响。
要懂得声音的知识需要花些时间。有些音响器材厂家时常在广告上夸张讲：他们能生产出差90分贝以上的动态范围（dynamic range），频率响应（frequency response）为20HZ到20KHZ等等。音响商店与厂家们会常常说出一些使你感到莫名其妙的技术规格。这些规格对于你来说，也许是重要的，也许是无所谓的。一个音响设备能给你产生出一个很好的频率响应，并不意味着你一定能听到其中所有的频率成份。
声波能的基本原理与客观规律特性
声音与声波和光电一样，是一种能量的形式。简单地说，声音是由不同物体振动产生的波。当我们说话的时候，喉头的声带振动。在音乐里，你可以通过许多方法产生音波振动，例如可以弹拨古琴与吉他的弦；向唢呐口或小号里吹气；用二胡弓在弦上或琴弓在小提琴弦上左右拉等等。
声音有两个主要成份：频率（frequency）和响度（loudness），也称为力度（strength）。频率与音高直接与物体振动的快慢有关，其衡量单位为赫兹（HZ，Hertz），表明一秒钟以内振动多少次。例如你把钢琴中的中音C上部的A键按下时，钢琴的琴锤击若干个琴弦，每一个琴弦的振动频率为每秒钟440次，也就是说，你按下A后所发出的音调为440 HZ。低频声音，例如大号（tuba）和低音吉他（bass guitar），每秒振动的次数少，它们的频率低，所以声音听起来比较低沈。
但要注意的是：频率与音高并不完全是同一个东西。频率是一个确实的物理参数。而音高仅仅是一个音乐参数；在有些情况下，同一个音高可以有几个不同的频率。
响度或力度用dB（分贝）衡量。d是deci的缩写，表示十分之一；B是纪念电话发明人亚历山大．贝尔（Alexander Graham Bell）姓氏的缩写。dB尺是对数型或指数型的，也就是说，每增加20 dB，对应其振幅或响度提高10倍，所以击打一个响度为60dB的响弦小鼓时，其力度比40dB要高十倍，一个响度为80dB的绕拔比分40dB的声音要高100倍。
几乎所有的声音都产生基本的音调（fundamental）。一个基本的音调准确地按一个特定的频率或音调振动。如果你击打一个调音叉（tuning fork），并将其放在耳边，你就会听到一个清楚和纯净的音调。
每一种乐器发出的声音听起来不一样的原因，是每种乐器有加在基本音调上的不同附加成份。这些附加成分谐波串（harmonic series）是决定声音的复杂程度。例如，中国的民族乐器琵琶与西方乐器吉他；民乐扬琴与西乐班卓琴（banjo）；或单簧管（clarinet）与洞箫的声音不同，就是因为谐波串不同。一个音乐声音的能量大部分集中在基本频率上，其余能量散布在大小不同的其它谐波串上。
如果你想一想池塘里水波的情况，就可以比较容易理解谐波串与基本成份之间是如何相互作用的。若将一块石头投到池塘的中央，水波就以圆圈的方式从中心向外传播。然而如果你把一块大的石头和几块小的石头同时投到池塘里，产生的水波就不再是均匀的了。当你把一个基本的音调与一个或若干个谐波音调混合在一起时，也有类似情况：合成后的音调不再是一个纯净的音调，基本音乐与谐波音调合在一起引起了声音的变化。在这种情况下，有好几个因素决定起作用谐波音调的数目。这些因素中包括你产生音波的方法和乐器谐振的数量。
音声波能的形成成分
下面，我们用粗线简要的概述声音波能对人体的听觉神经与生理的神秘感应；声音是如何组成的，以及我们是如何听到声音的，这是声波影响我们的路径之一。
声音是物体振动时产生的一种以波的方式移动的能量形式。当物体振动得快时，它发出比较高的音调，当物体振动得较慢时，它发出比较低的音调，从图一中显示出一个振动完整的一周，也可称为一个完整的「波浪」的情况。
当乐器奏出一个声音时（图二），一个声音的基本音调与不同的附加音调（即谐波）组和在一起。没有附加音调起作用，你听到的所有乐器声音将是一模一样的。其中附加音调的作用过程，可以用记录复杂的波形方法把它体现出来。
波形就是一个信号播放时随着信号的频率和强弱而上下变化的曲线。在许多数字音频的应用程序里设计有各种各样的波形。 外耳（outer ear）（图三）：当你演奏乐器的时侯，声音的振动经过空气进入耳道（ear canal），这个耳道被称为外部听道（external auditory meatus）。声音能量碰在耳鼓（ear drum）上引起振动。这些物理反应把空气的振动转成机械波。
中耳（middle ear）（图四）：在耳鼓的后面有三块小骨头，即耳锤（hammer），或称锤骨（malleus），砧骨（anvil或incus）和镫骨（stirrup或 stapes）。一旦耳骨开始振动，这几块骨头会把耳朵的振动转移到另外的地方，并使之增强。镫骨把这些振动汇聚到内耳的耳蜗窗开口处（oval window 或cochlear window）。
内耳（inner ear）（图五）：内耳充满了液体。当镫骨使耳蜗窗振动起来时，就会在液体里产生波浪。当液体的 波浪经过耳蜗里成千上万个微小的毛细胞时，它们就会被充上电。通过这些相互作用，经听觉神经（auditory nerve） 向大脑送去了消息。当消息被收到时，就记录到一个声音。内耳前庭系统用三个充满液体的通道，向脑子送去有关空间位置的信息，才使我们保持平衡。
听觉、听力与音疗的科学原理
尽管各种音频技术有了很大的进步，但是必须时刻考虑到我们耳朵的很多局限性。人耳可以听到20Hz到200Hz（20KHz）的声波。我们对于1 KHz 到 4 KHz 范围内的声音比较敏感，一般人们互相对话时就是用这个频率范围。20KHz 以上的声音称为超声（ultrasound）。
许多动物能听到超声波，例如狗能听到高达3就5KHz的声音，这就是为什么当你吹一个狗哨（dog whistle）时,你自己什么也听不见，因为狗哨的频率太高了，送到耳朵里以后引不起反应。
在医学领域里超声波得到了广泛的应用，医生们用超声设备检查心脏不正常现象，检查血栓（blood clot）或肿瘤（tumor）。医生们也用超声设备治疗不灵活的关节，安全地检查未出生的胎儿的情况以确保一切正常。低于20Hz以下的称为亚声波（infrasound）地震时会自然地产生亚声波 （infrasound）许多生产立体声音响厂家公司在立体声设备规格表里经常提到声音的动态范围。有的竞夸口说他们设备的动态范围达到90 dB 以上。 因为dB是用对数来衡量的，一个90 dB的动态范围意味着比通常的最柔和的声音要响30000倍。当你演奏乐曲的响度从很柔和到很响亮时，动态范围这个特征就很重要了；经典音乐，尤其是交响作品，就是需要有很宽动态范围的实例。随着C D 的推广使用，动态范围这个术语使用得越来越频繁了，因为C D与大多数磁带和塑料唱片不同，它的动态范围可以做得相当宽。
当我们没有很好地用防护设备保护耳朵时，听到的声音响度不要超过一定的范围。虽然中耳里面的耳锤和镫骨能够帮助减弱声音的响度，但是对于突然出现的噪声起不了保护作用，例如离你耳朵很近的地方的鞭炮爆炸声。经常听很响的声音会使耳朵受到永久性的损伤，这就是为什么在机场跑道附近工作的人要经常佩戴特殊耳机的缘故，如果不戴此类耳机，飞机的噪音能很快便把他们的耳朵震聋。人类的听觉不错，但是很多动物的听觉更好。人一生中儿童时期的听觉最好，能听到20Hz或20KHz范围内的声音，成年人一般只能听到17KHz以下，甚至更低。
声纳（Sonar）是人类第一次超声波的应用。声纳（Sonar）是装在船上用来探测水下目标诸如潜艇的设备。它的工作原理是根据发送出去的高频声波和检测到的回波之间的关系。这个过程称为回声定位（echolocation），与蝙蝠飞行或海豚游泳过程中寻找食物和避免碰撞目标的原理是一样的。
有许多潜在的高分贝声源（图六），虽然你只听到这些声音的一小部份，但是最好避免长时间地听高于90dB以上的声音。
记住，短时间的强声音可能伤害你的听觉。例如，突然的气球爆破声可能会和听一晚上吵闹的摇滚乐的伤害程度相同。
创造一个更具疗愈力的声音环境
现在，我们可以了解，音乐声波是一种对我们影响极深的能量。这种能量如果能正确的运用在医学治疗上，将会对人类的健康有很大的帮助。
世界卫生组织（WHO）在健康专题会议上，一致推崇经科学验证有效的音乐医疗法，医疗音乐在世界各己有数百篇以上的临床报告，引起医学界的高度重视和研究。
美国和德国等先进国家，已经大规模的进行音乐治疗的研发和应用。现今欧美约有5千多位医疗专业人士（博士MD. PHD、博士后PA及科学院士等）参与研究。
美国现有十几所音乐医疗学院，每年培养出大批的音乐医疗医师人才，全国约有5万多人已拿到了音乐医疗师合法证书，分别在全美各医院门诊展开医护工作。
音乐治疗除了在西方另类医学已占有一席重要的地位，在科学研究上，则有美国神经学者马克．**．崔摩博士（Mark JudeTramo, MD, PhD）在波士顿哈佛医学院的音乐与大脑科学研究所（Institutefor Music and Brain Science），证明音乐与科学可以合作无间。从研究音乐的神经生理学基础这种先进知识，一直到严格评估并认证音乐对于多种疾病的疗效。崔摩在研究中发现，音乐与其它环境中的各种声响能让病人感觉病况好转，当音乐和自然音响营造出来的环境令人愉悦，有助于掩盖背景噪音──甚至可能加快疗愈的速度。
基本上，西方医学已经投入了极大的心力，研究音乐对于健康的正面效果。由此可以预见，未来，音乐声波将会成为人们普遍增进健康与治疗疾病的新药方。
