天壇 - 音伝送魔法か古代の技術か?

天壇は古代の皇帝が天に供物を捧げ、豊作を祈った場所です。

特に「天は丸く、地は四角い」という概念が有名です。

天壇の主要な建物である祈禱殿、円丘壇、天帝廟などは、すべて円形の構造で、「空の丸さ」を象徴しています。

しかし、このシンボルの背後に、天壇に多くの音響の驚異を与えている古代の科学技術の秘密が隠されているとは、誰が想像したでしょうか。

1. エコーギャラリー: 古代の電話

帝国の天空の天井を囲む壁はエコーウォールと呼ばれています。その設計と構造は音響の原理を巧みに利用して魔法のような効果を生み出します。2 人が壁に向かって静かに話すと、間に挟まれた廊下を通しても、まるで電話で話しているかのように、お互いの声がはっきりと聞こえます。この驚くべき現象は、ウィスパリングギャラリーの精密な設計から生じています。壁は単なる近似円ではなく、超精密な円であることがわかります。壁は明代に山東省臨清で生産された澄江レンガで造られています。このレンガの質感は非常に細かく、「叩くと音がして、割れても穴があかない」と言われています。まさに古代の素材の傑作です。硬度、密度、滑らかな表面のいずれにおいても、エコーバーの音響効果に理想的な基盤を提供します。素材の選択は完璧です。

壁の曲率が極めて標準的で、壁面が滑らかで平坦であるため、円形の音場が形成され、音波が壁に沿って反射する際のエネルギー損失が非常に小さく、ささやき声でもそこまで伝わるのです。

現代の氷の彫刻芸術では、同様の特性を持つ氷のレンガを同じ構造と組み合わせて使用​​し、天壇の不思議な音響現象を再現しています。もちろん、気温が上がると溶けてしまう氷のレンガでは、古代人の創意工夫を短期間しか再現できません。当然ながら、澄江レンガのように音響の驚異を何百年も保存することはできません。

2. 3トーンストーンのエコーマジック

皇室天蓋の前には、天石、地石、人石と呼ばれる 3 つの特別な石板があります。彼らを過小評価しないでください。試しにその上に立って話してみてください。音響設計の「魔法」をすぐに感じていただけるでしょう。

「人石」は三音石とも呼ばれます。上に立って静かに話すと、大きな反響が聞こえます。古代人はこの現象を「地上の人々のささやきが天に雷のように聞こえる」と表現し、人々の声が天に伝わることを象徴していました。古代人はこのエコーに神秘的な象徴的な意味を与えましたが、実際には、この効果は完全に音波の多重反射によるものです。

三音石はエコーギャラリーのちょうど中心に位置しています。三音石の上に立って話すと、音波は壁の中で跳ね返り、エコーギャラリーの曲面に沿って反射し続け、最終的に石板の位置に戻ってきて、徐々に耳に戻ってきます。

石の上に立って手を一度叩くと、3回も反響が聞こえます！これら 3 つのエコーは実際には 1 つの音から発生しますが、異なるグループに分割され、異なる距離を移動するため、耳に届く時間が異なります。

簡単に言えば、音波は異なる経路を通って円の中心に戻るため、わずかな時間差が生じます。耳は「騙されて」、互いに近すぎるエコーを区別できなくなり、大きなエコーのいくつかのグループにまとめられてしまいます。

現代人は精密な測定と計算を経て、第一エコーは黄瓊嶼の両側の殿堂の壁と基礎からの反射波の重ね合わせによって形成され、第二エコーと第三エコーはエコー壁からの第一と第二の反射音波の収束によって形成されることを発見しました。

これらの音響の驚異は、古代の職人たちの音響と材料に対する深い理解を反映しています。これらの素晴らしい現象を追うことで、古代人の創意工夫を発見することができます。古代人は独創的なデザインと精巧な職人技によって、美的価値のある建物を創り出しただけでなく、科学的原理を応用して自然界の音の伝播の法則を建築に取り入れ、美と技術の完璧な融合を実現しました。

そのため、古代の建物にも技術的な要素が満載です。

著者: ヒッカ・スレート修復グループ

査読者: 劉傑、北京交通大学建築芸術学院准教授

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司