神奇的地球共振—7.83Hz

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共振与舒曼共振

你也许见过这样神奇的画面：一个人，用嘴巴靠近一个玻璃杯，然后持续发出声音，当音调高到一定程度时，玻璃杯突然被震裂了。

这不是魔术，只是简单的共振原理。再看下面一个例子。

两个相同的音叉，你敲击其中一个，它会振动。这时将它靠近另一个（不直接接触），你会看到，神奇的事情发生了——另一个音叉也开始发生振动，而且振动频率跟你所敲击的那个相同。

宇宙中的所有事物都以一定的频率振动。一个物理系统有无数个固有频率。当这个系统受外界刺激，作强迫振动时，若外界刺激的频率接近于系统频率，强迫振动的振幅可能达到非常大的值，这种现象叫共振，那些特定频率就被称为共振频率。在共振频率下，很小的周期振动便可产生很大的振动，因为系统储存的动能被激发出来了。

1952年，德国慕尼黑工业大学的物理学家温弗里德·舒曼教授产生一个大胆的想法，他要回答地球自身是否具有共振频率（脉冲）这个问题。

有这样的想法是因为他认为，当一个球体存在于另一个球体内时，会产生电张力。“由于带负电的地球存在于带正电的电离层之内，两者之间应该存在张力，因而地球应该具有特定的共振频率。”

通过一系列计算，1954年，舒曼推断出他认为是地球电离层空间脉冲的频率。他在报告中说，在地球表面与电离层之间的大气中，存在一个可靠且可检测的共振频率——7.83Hz。这个频率，被称为“舒曼共振”（也称“舒曼频率”“舒曼波”等）。

来自雷电的能量

那么，“舒曼共振”是如何产生的？答案是，雷击放电。

在地球表面上空约100千米处，极紫外辐射和X射线等太阳辐射将原子和分子电离，形成一层电子，叫做“电离层”。电离层与地球表面之间形成了一个“空腔”。雷电会激发这种“空腔”，导致空腔在特定频率下像铃一样“响”，从而导致噪声频谱达到峰值。

舒曼共振并非随时都能测量，而只有被“激发”了才能被观测到。在任何给定的时刻，大约有2000次雷暴席卷地球，每秒产生约50次闪电。每次闪电都会产生电磁波，这些电磁波开始在地球表面与电离层之间形成的空腔内传播。在这些波当中，如果某些波的波长恰好相同，则它们会结合在一起，强度增加，从而产生“舒曼共振”。

在太阳系中，除了地球以外，科学家认为其他的星体也有可能存在舒曼共振，例如金星、火星、木星、土星和土星最大的卫星土卫六等。但是由于缺乏对波导参数的了解，对太阳系行星和卫星上的舒曼共振进行建模非常复杂。如今，尚没有现场能力来验证结果。

重要的应用价值

一开始，科学家曾认为舒曼共振仅限于大气中，只能从行星表面观察到。最近，美国宇航局空军卫星上的“矢量电场仪器”改变了科学家对舒曼共振的理解。科学家通过该仪器，发现共振产生的能量有时会泄漏到地球之外，并且可以从地球上方探测到——这为分析大气的化学和物理成分提供了一种新工具。

舒曼共振的频率不仅取决于行星的大小，还取决于大气中存在的原子和分子的种类，因为它们会改变电导率。有研究者指出，我们可以远程利用这个规律，例如从行星表面上方约1000千米处，查看其中有多少水，甲烷和氨。目前测量太阳系内其他行星上的大气成分有几种方式，但都只能测量某些特定区域，而通过舒曼共振可以获得该星球上整个大气的信息。

如今，舒曼共振还被建议用来研究地球的各个领域。例如，追踪全球闪电活动、检测全球温度变化和对流层上方水蒸气的变化、研究地球上的下部电离层、作短期地震预测、监控全球变暖、定位海上油气藏，以及探测和研究地外（在其他行星上）闪电，等等。

神奇的生物学效应

当舒曼最初在《物理学杂志》上发表他的研究成果时，有一个医生异常兴奋，因为他将舒曼共振与脑电波的α节律联系起来后发现，地球具有与大脑相同的自然共振。

他将此发现告诉了舒曼教授，舒曼于是让他的学生柯尼希来研究此现象。柯尼希将人类的脑电图记录与环境中的自然电磁场进行比较，发现舒曼共振产生的主要频率（7.83Hz）非常接近于α节律的频率（约8～12Hz）。

柯尼希认为这可能不是巧合，很可能是人类在长期发展过程中适应了电磁环境而变成这样。

自从这一发现以来，许多的科学研究认为，舒曼共振是非常重要的电磁驻波，会影响哺乳动物大脑内的生物振荡器。生命系统由于其自由度而具有许多相似的谐振频率，其中每个谐振频率都可以作为谐波振荡器振动。

人体中的每个活细胞通常会以7.8～45Hz的频率从地球电磁场接收“脉冲”。没有这些“脉冲”，细胞就会开始死亡——这是从第一位进入太空的宇航员尤里·加加林那里观察到的。当他到达地球电离层上方时，由于这个区域没有可用的电磁脉冲，他的细胞开始萎缩。但是，在返回地面后，细胞又恢复了活力。

美国塔夫茨大学的生物学家迈克尔·莱文梭说：“当从地磁场中屏蔽生物时，它们就无法正常生长。”

俄罗斯人和美国人都对此现象进行了研究。他们制造了脉冲电磁场，并将细胞置于其中进行实验。实验结果表明，当暴露于低频脉冲电磁场（如舒曼共振）时，细胞生长更快、更强壮，寿命更长。通过该研究，他们开发了一种脉冲电磁场设备，该设备能够提高骨保持能力，从而预防或减轻肌肉萎缩并增强自然愈合（再生）过程。在太空，此设备可以用来帮助宇航员安全地生活和工作。在地球上，此设备可用于治疗各种肌肉疾病，与年龄和癌症相关的肌肉萎缩，骨质疏松和其他骨骼疾病。

一项危险的研究似乎也证明了舒曼共振的缺失会给人带来心理和身体健康问题。德国马克斯·普朗克研究所的韦弗教授建造了地下室（完全屏蔽磁场），然后，他让学生志愿者在里面生活了四个星期。在整个过程中，韦弗教授指出，这些学生的昼夜节律存在差异，他们遭受了情绪困扰和偏头痛。由于他们都年轻且健康，并没有出现严重的影响，但如果换作老年人或免疫系统受损的人，情况可能不会如此。之后，该教授将舒曼频率重新添加到环境中，很快地，学生们就变得跟往常一样。