標題:
「轉貼」中國古代的聲學知識
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作者:
言峰
時間:
2009-7-22 01:33
標題:
「轉貼」中國古代的聲學知識
通俗地說，聲學是研究一切聲音現象、利用聲音或消除聲音的科學。自然界中時刻都發生各種各樣的聲音，可謂無所不有，五花八門。和諧的聲音，像歌聲，令人陶醉，不和諧的聲音，像噪聲，令人煩躁。聲學是歷史上最悠久的學科之一。宋代沈括在《夢溪筆談》卷六《樂律二》中敘述共振現象和音調的無窮變化時曾說︰“此聲學至要妙處也。”可見，“聲學”這一術語在中國歷史上也是最早定名的科學名詞之一。在中國古代，從振動波的概念到諸如建築等實踐中的應用，從樂器制造到樂律學的進步，都有許多突出的成就。
振動和波的古代觀念
人們常見到水面波和繩子波，它們傳播能量的方向和振動方向相垂直，因此這種波叫橫波。空氣中的聲波是發聲體使空氣振動而成的。空氣發生了像彈簧那樣一疏一密的振動，它的傳播能量的方向和振動方向相平行，因此這種波叫縱波。各種各樣的聲音都是由發聲體振動引起的，這種振動通過空氣或其他媒介傳播到人的耳朵，人就听到聲音。振動和波的概念的建立和發展，是和人們的生活實踐和生產實踐分不開的。
上古時代，人們在漁獵生產中常見到湖泊池沼的漣漣水波，水面上的浮萍、木條卻並不隨波前進，而是在作上下振動。在紡繩織網中，彈動繩子，波浪從一頭傳到另一頭，但繩子上的線頭也不隨波逐流。經過人們長久思索之後，這種大自然的美終于在新石器時代波匠師以藝術的形式描畫在各種陶土工藝上。如上圖（1）、（2）是仰韶文化彩陶片，（3）是商代陶鼎。這些紋飾和近代波動描繪圖幾乎一致。
西周時期一首著名的民歌《伐植》ヾ唱道︰
“丁丁當當來把檀樹砍，
砍下植樹放河邊，
河水清清紋兒像連環。
…………
做車輪兒砍樹響丁當，
砍來放在大河旁，
河水清清圈兒連得長。
…………”
《管子•侈靡篇》中說道︰“蕩蕩若流水，使人思之。”蕩漾的水波激起待人的情感，唱出了勞動的自豪。但同時，它又能牽動思維神經，提出科學的疑問︰為什麼擴展而開的水波不能阻止水的往下流動？《管子•君臣篇下》說︰“夫水波而上，盡其搖而復下，其勢固然者也。”這是古代人的回答。
約公元一世紀時，東漢思想家玉充終于發現，聲音在空氣中的傳播形式是和水波相同的。他在《論衡•變虛篇》中說︰“魚長一尺，動于水中，振旁側之水，不過數尺，大若不過與人同，所振蕩者不過百步，而一里之外淡然澄靜，離之遠也。今人操行變氣遠近，宜于魚等，氣應而變，宜與水均。”這段文字的前一句，描寫了游動的魚攪起水浪的大小浪花傳播距離的遠近。後一句指出，人的言語行動也使空氣發生變化，變動的情況和水波一樣。此外，王充在這里還表達了另一個科學思想︰波的強度隨傳播距離的增大而衰減︰魚激起的水波不過百步，在一里之外消失殆盡；人的言行激起的氣波和魚激起的水波一樣，也是隨距離而衰減的。可以認為，王充是世界上最早向人們展示不可見的聲波圖景的，也是最早指出聲強和傳播距離的關系。
到了明代，借水波比喻空氣中聲波的思想更加明確、清楚。明代科學家宋應星（1587—1660）在《論氣•氣聲篇》中說道︰“物之沖氣也，如其激水然。……以石投水，水面迎右之位，一拳而止，而其文浪以次而開，至縱橫尋丈而猶未歇。其蕩氣也亦猶是焉。”敲擊物體使空氣產生的波動如同石擊水面波。這就是宋應星的結論。
當然，聲波是縱波，水波是橫波。古代人由于受到時代的局限性，對這一點分不清，我們是不能苛求的。
共振現象
當一個物體發聲振動時另一個物體也隨著振動，這種現象叫做共振。凡是共振的兩個物體，它們的固有頻率或者相同，或者成簡單的整數比，如一比一，一比二，二比三。在古代典籍中有大量的關于共振現象的記述，並把這種現象解釋為“同聲相應”（《周易•乾》），或“聲比則應”（《呂氏春秋•有始覽•應同篇》，又《恃君覽•召類篇》）。這個解釋和現代的科學定義幾乎完全相同。
公元前四到三世紀，《莊子》一書最早記下了瑟的各弦間發生的共振現象。在這部書的《雜篇•徐無鬼》中說︰“為之調瑟，廢于一堂，廢于一室。鼓宮宮動，鼓角角動。音律同矣。夫改調一弦，于五音無當也，鼓之，二十五弦皆動。”
這里描述的瑟有二十五根弦。宮、商、角、徵（zh ）、羽是古代人使用的樂音音名，相當于現在的do、re、mi、sol、la。當在高堂明室中放上一具瑟（“廢”是放置的意思），進行調音時，人們發現︰彈動某一弦的宮音，別的宮音弦也動；彈動某一弦的角音，別的角音弦也動。這是因為它們的音律相同的緣故。如果改調一弦，使它發出的音和五音中的任何一聲都不相當，再彈這根弦時，瑟上二十五根弦都會動。我們知道，這條弦雖然彈不出一個準確的樂音，但它的許多泛音中總有那麼幾個音和瑟的二十五根弦的音相當或成簡單的比。這就是它會和瑟的二十五根弦都共振的道理。
《莊子》的這段文字肯定是調瑟實驗的忠實記錄。它不僅指出基音的共振現象，而且發現了基音和泛音的共振現象。這後一個發現在聲學史上是了不起的成就。
宋代的沈括曾作演示共振的實驗︰先把琴或瑟的各弦按平常演奏需要調好，然後剪一些小小的紙人夾在各弦上。當你彈動不夾紙人的某一弦線時，凡是和它共振的弦線上的紙人就發生跳躍顫動（《夢溪筆談•補筆談》卷一《樂律》）。這個實驗比西方同類實驗要早幾個世紀。
如果說發現共振現象只是觀察認真的證明，那麼，發現消除共振的方法無疑是科學才智的偉大體現。據史籍記載，晉代張華（232—300）對共振現象作出了正確的解釋，並提出了消除共振的方法。據南北朝劉宋劉敬叔（？—468？）撰《異苑》卷二︰“晉中朝有人蓄銅澡盤，晨夕恆鳴如人叩。乃問張華。華曰︰‘此盤與洛陽鐘宮商相應。宮中朝暮撞鐘，故聲相應耳。可錯令輕，則韻乖，鳴自止也。’如其言，後不復鳴。”故事發生在西晉國都洛陽。皇家宮殿里朝暮撞鐘，當地某人家中懸掛的樂器“銅澡盤”（今稱作“錢”）就根應地產生共振（共鳴）。張華不僅知道它共嗚的原因，而且還知這消除它的方法︰把銅盤周圍稍微鈍去一點，它就不再和宮中的鐘聲共鳴了。現在我們知道，把銅盤稍微銼小一點，也就改變了它的固有振動頻率，所以不再發生共鳴了。
還有一個有趣的故事，見韋絢撰《劉賓客嘉話錄》（劉賓客就是劉禹錫，曾宮太子賓客）或王說撰《唐語林》卷五︰
唐朝時候，洛陽某寺一僧人房中掛著一種樂器——磐，它經常自鳴作響。僧人因此驚恐成疾，求醫無治。他有一個朋友叫曹紹夔（ku ），是朝中管音樂的官員，聞訊特去看望僧人。這時正好听見寺里敲鐘聲，磐也作響。于是曹紹夔說︰“你明天設盛宴招待，我將為你除去心疾。”第二天酒足飯飽之後，只見曹紹夔掏出懷中鐵銼，在磐上銼磨幾處，磐再也不作響了。僧人很覺奇怪，問他所以然。曹說︰“此磐與鐘律合，故擊彼應此。”僧大喜，病也隨著痊愈了。
無論是銅盤還是石質的磐，只要稍稍銼去一點點，就改變了它們的固有頻率。因此，它們就不再和鐘聲共振嗚響。這些故事，表明古代中國人具有豐富的聲學知識。
共鳴器和隔聲
在戰爭環境下，古代人發明了各種各樣共鳴器，用來偵探敵情。早在戰國初期，勇敢善戰的墨家就發明了偵探敵情的方法。《墨子，備穴》記載了其中的幾種︰
在城牆根下每隔一定距離挖一深坑，坑里埋置一只容量七八十升的陶甕，甕口蒙上皮革（這實際上就做成了一個共鳴器）。讓听覺聰敏的人伏在甕口听動靜。遇有敵人挖地道攻城的響聲，不僅可以發覺，而且根據各甕甕聲的響度差可以識別來敵的方向和位置。另一種方法是︰在同一個深坑里埋設兩只蒙上皮革的甕，兩甕分開一定距離，根據這兩甕的響度差來判別敵人所在的方向。還有一種方法︰一只甕和前兩種方法所說的相同，也埋在坑道里，另一只甕大，要大到足以容納一個人，把大甕倒置在坑道地面，並讓監听的人時刻把自己覆在甕里听響動。利用同一個人分別諦听這兩種甕的聲響情形而確定來敵的方向和位置。
以上幾種方法被歷代軍事家因襲使用。唐代李筌、宋代曾公亮、明代茅元儀等都曾在他們的軍事或武器著作中記述了類似的方法。曾公亮還把《墨子》記述的蒙有皮革的甕叫做“听甕”，把甕口不蒙皮革、直接覆在地道里諦听的方法叫做“地听”。明代抗倭名將戚繼光（1528—1587）曾用大甕覆人來听敵鑿地道的聲音。甚至在本世紀的一些現代戰爭中，不少國家和民族還繼續采用這些。古老而科學的共鳴器。
唐代李筌的《神機制敵太白陰經》卷五、宋代曾公亮的《武經總要》卷六《警備篇》都曾描述另一種更加簡便實用的共鳴器︰軍隊中有一種用皮革制成的叫做“空胡鹿”的隨軍枕，讓聰耳戰士在行軍之夜使用，“凡人馬行在三十里外，東西南北皆響聞。”宋代沈括的《夢溪筆談》卷十九《器用》中記述︰牛革制成的箭袋，用作臥枕，“附地枕之，數里內有人馬聲，則皆聞之。”至遲從宋代起，人們還發現，去節長竹，直埋于地，耳听竹筒口，有嗡嗡若鼓聲。明代戚繼光也曾用這方法，謹防倭寇偷襲。偉大的科學家沈括還對以上甕、枕等的功用作出了物理解釋。他說︰“取其中虛，”“蓋虛能納聲也。”他偽解釋和現代聲音在固體中傳播的知識是一致的。當聲音在像地面、鐵軌、木材等固體中傳播時，遇到空穴，在空穴處產生交混回響，使原來在空氣中傳播的听不見的聲音變得可以听見。值得注意的是，那種用竹筒听地聲的方法正是近代醫用听診器的濫觴。
共鳴器是把聲音放大，以便人能听到遠處的聲音。古代中國人還發明了隔聲的方法。隔聲是把聲音約束在一定範圍里，而不讓它傳播出去。明代方以智說︰私鑄錢者，藏匿于地下室之中，以空甕累牆，使甕口向著室內。這樣，過路人就听不見他們的鋸銼之聲。“何也？聲為甕所收也。”（《物理小識》卷一《天類》）至晚在十九世紀上半葉，人們用同樣的方法，把那種在地下的隔聲室搬到地面上，以致“貼鄰不聞”他室聲。（鄭先祖︰《一斑錄》卷三《物理篇》）可見，中國人最早創建了隔聲室。
弦和管的振動
在科學史上，正如杠桿原理的誕生要比人類實際使用杠桿晚得很多一樣，有關樂器的聲學理論也要比人類實際上演奏各種樂器要晚很長時間。
弦樂器琴、瑟、箏、築，可能在上古時代已有了雛型，後來他們中的古琴成為中國傳統樂器，一直流傳到現在。胡琴類弦樂器產生比較晚，大約隋唐時期先在少數民族中盛行。管樂器中篪（ch ）、笛、蕭、壟的歷史也非常悠久。絲早在商代已經成為演奏樂器，考古發掘的最早的骨笛是新石器時代的器物。然而，從數理角度探討它們的發音機制，確定它們的音高位置的規律，卻是在西周中晚期才開始的。
弦線發音的高低是由它的振動頻率決定的，而振動頻率又決定于弦長、線密度和張力。大約公元前六到五世紀春秋戰國之際，人們已經懂得了音調和弦長的定量關系，這就是聞名的“三分損益法”。這個方法是，從一個被認定作為基音的弦長出發，把它分做三等分，再去掉一分（損一）或加上一分（益一），來確定另一音的弦的長度。在數學上，就是把基音的弦長乘以三之分二（損一）或乘似三之分四（益一）。依此類推，計算十二次，就可以在弦上得到比基音高一倍或或低一半的音（就是高八度或低八度的音），也就完成了一個人度中的十二個音的計算。從這十二個音中選出五個或七個，就構戌了五聲音階或七聲音階。這方法的最早記載見于《管子•地員篇》，比希臘畢達哥拉斯（約前580—前500）提出的基本相同的方法要早得多。
古代人除了對音調和弦長成反比關系總結出“三分損益法”的定量規律外，他們還知道音調隨線密度變化的關系。《韓非子》卷十二《外儲說左下》中說︰“夫瑟以小弦為大聲，以大弦為小聲。”這就是這種關系的定性描述。成書于西漢初年的《淮南子》還提到張力對音調的影響︰當粗弦調得太緊因而發音太高時，要在同一樂器上調出某一調式，那麼細弦就有繃斷的危險。（《詮言訓》︰“譬如張琴，小弦雖急，大弦必緩。”《泰族訓》︰“張瑟者，小弦急而大弦緩。”《謬稱訓》︰“治國譬若張瑟，大弦組則小弦絕矣。”“組”是急的意思。）
以三分損益法計算而得的弦音，自然純正，悅耳動听。但是，用它計算而得的高八度音，並非完全的高八度，而是比八度高。在西方，以“五度相生法”（就是乘以三之分二）所得的結果也是這樣。為了使數學計算能得到一個完全八度音，東西方的音樂家都曾作過種種嘗試，花費了上千年的時間。最後完成這一計算並創造一種新的數學方法的是明代科學家、王子朱載。
而今天在音樂舞台上佔有樂器之王的鋼琴是西方文化的產物。在中國播下的科學種子卻在西方開花結果，這是東西方文化交流中至今仍有重大影響的文明之光。
在管樂器中，管里空氣柱的振動和弦線振動有本質的不同。管振動是縱波，或空氣的疏密波，如下圖（2）是閉口管里空氣柱振動模式，（3）是開口管里振動模式；而弦振動是橫波，如下圖（1）是兩端固定的弦振動模式。古代人常用管作為定音器，用十二支長度不同的竹管（或銅管）來標定接三分損益法計算而得的八度內十二個音，這十二支竹（銅）管就叫做律管。在歷史上，曾經有不少人誤以為如管長和弦長相等，它們的發音音高也一致。事實上，由于受慣性影響，管里空氣柱的振動要延伸到管外，如下圖的（2）、（3）所示，所以要使管振動和弦振動的音高一致，管長就不能等同于弦長，而是要比弦長稍微短一些；或者使管的內徑縮小。
管和弦的振動模式
這種校正樂器發音的方怯在中國古代都曾經被討論過。特別是朱載靖成功地創造了縮小管內徑的校正方法，他所得到的律管管內徑的系統的校正公式和校正數據，直到十九世紀還受到西方音樂家和聲學家的極大推崇。
板和殼的振動
在古代各種樂器中，有些是利用板振動發聲的，如古老的磐是石板，鑼、鈸是金屬板。把板彎曲成殼體，利用殼振動發聲的，如鐘、鈴等樂器。在中國傳統的音樂文化中，鐘磐之音，金石之聲，備受青睞，有關的聲學知識也就特別豐富。
磬起源于石器時代人們打磨石器的勞動。把石塊作成一定的板式，並按照音高把它們成組地編掛在樂架上，就叫編磐。它的出現不晚于殷商時期。在湖北江陵和隨具發現的戰國時期的編磐分別是二十八具和三十二具，音域都在三個八度內。從這些磐的大小、厚薄和發音高低看，春秋戰國時期人們已經認識到，磐板越大、越薄，振動發音越低；磐板越小、越厚，振動發音越高。成書于春秋戰國之際的《考工記》科學地記下有關板振動的知識︰如果磐板發聲太高，就磨銼板的兩個正面；如果磐板發聲太低，就磨挫板的端面。這個調音技術很符合板振動的發聲原理。在磐板的兩個正面磨銼，使它相對地變薄，它發聲就降低；如果在它的幾個端面磨挫，就使它相對地變厚，于是發聲升高。
中國的鐘可能起源于原始社會晚期，這些原始鐘可能是竹制、木制或陶制的。銅鈴或銅鐘產生于商初。在春秋戰國時期，銅鐘的制造技術達到極高水平。把幾個、十幾個甚至幾十個鐘按大小和一定音調形式編掛在鐘架上，就叫編鐘。近年在湖北隨縣戰國初年的曾侯乙墓中發掘出編鐘六十五件，總重量達五千多千克，總音域跨五個八度之多。後來又在曾侯乙墓附近的擂鼓墩二號墓中發掘出編鐘三十六件。這兩個墓編鐘數量之多，藝術之精湛，所含科學文化內容之豐富，成為中華民族史上古老燦爛的“百鐘文明”，也成為世界文化史上的一大奇跡。
如果把中國傳統的編鐘和西方以及印度傳統的教堂寺廟鐘（就是圓形鐘）作一比較，人們不難發現它們結構形狀各具特點︰
編鐘外形是扁圓形狀，它的橫截面是橢圓；圓形鐘的內外表面形狀都是圓形，它的橫截面也是圓。
編鐘外表有許多突起的乳頭和花飾；圓形鐘一般地外表光滑。
編鐘的鐘肩是橢圓平面；圓形鐘的鐘肩是半圓球形。
編鐘的內表面經調音磨銼，現出一道道豎直的條形聲弓；圓形鐘的內表面呈現整齊劃一的聲弓結構。
編鐘懸掛牢固，從不搖晃；圓形鐘懸掛不牢，容易晃動，不少鐘還帶有鐘舌。
由于以上特點，編鐘和圓形鐘的發聲有巨大差別。圓形鐘在被擊之後，聲音悠揚長久，各種諧波分音很難衰減，特別是它的嗡音不易消失。在連續敲打之後，發聲相互干擾。因此，它們不能作為樂器使用。而編鐘發聲短，容易衰減。據實驗測定，在敲擊之後半秒，全部高諧音消失，基音也開始衰減，一秒之後基音也消失大半。因此它們完全可以作為樂器使用，並適宜于慢速、中速以及比較和緩的快速旋律的演奏。在歷代各種文獻中，對于編鐘的結構形狀以及它們對發聲的影響有許多記述，尤其是沈括在《夢溪筆談•補筆談》中曾對編鐘和圓鐘的發音特點作了極好的科學總結。
在大量已發掘的編鐘中，人們發現其中不少編鐘有“一鐘雙音”現象，就是在一個鐘體上敲擊它正中位置發出一個樂音，叫中鼓音，敲擊它旁側又發出一個樂音，叫側鼓音。中鼓音和側鼓音往往構成三度諧和關系。經過科學家的研究分析，才揭開這個古老的雙音之謎。原來，這些鐘都經過樂師和樂工的磨挫調音，編鐘的條形聲弓就是調音時磨挫的結果。從聲學上看，這兩個音的振動模式井然有序，互不相干︰中鼓音的振動波腹區是側鼓音的振動波節區，中鼓音的振動波節區是側鼓音的振動波腹區。這樣，在編鐘的兩個敲擊區分別敲擊時，它們的振動波節和波腹恰巧互相錯開了。因此，一個鐘體能發出兩個“基音”。這是古代中國人對殼體振動的最偉大的創造性應用，以致我們今天還花費了眾多的科學勞動，應用了幾乎最先進的儀器設備，才揭開古代人創制雙音鐘的聲學之謎。
奇妙的“魚洗”
古代稱“洗”的東西，形狀頗似今天的洗臉盆，有木洗、陶洗和銅洗。盆里底上刻魚的稱魚洗，刻龍的稱龍洗。這種器物在先秦時期已在人們生活中被普遍使用。然而，有一種能噴水的銅質魚洗，是在唐宋期間發明的，一般稱它噴水魚洗。
噴水魚洗，內底飾四條魚紋，鱗尾畢具。洗里盛水後，用水摩擦它外廓上的兩弦（又稱“雙耳”），立即發出響亮的嗡嗡聲，繼而盆里出現美麗的浪花，水珠四濺，大有飛泉之妙。摩擦越快，聲音越響，波浪翻騰，水珠噴射越烈。這種奇妙的魚洗曾多次在國內外展出，成為最引人注目的展品之一。
魚洗何以能噴水？當然不是洗內刻畫的魚或龍突然顯神通，而是有它的科學道理。
當摩擦洗的雙耳時，洗周壁發生激烈振動，而洗底由于緊靠桌墊不發生振動。洗的振動如同圓形鐘一樣，都屬于對稱的殼體振動。手摩擦雙耳，賦予洗振動的能量。在洗周壁對稱振動的拍擊下，洗里水發生相應的諧和振動。在洗的振動波腹處，水的振動也最強烈，不僅形成水浪，甚至噴出水珠；在洗的振動波節處，水不發生振動，浪花、氣泡和水珠都停在不振動的水面波節線上。因此，在觀賞魚洗噴水表演時，看到魚洗水面有美麗浪花和噴射飛濺的水珠。
表現中國古代人聰明才智的是，魚洗中四條魚的口須（又稱噴水溝）總是刻在魚洗基頻振動（四節線）的波腹位置。這證明，古代工藝師了解圓柱形殼體的基頻振動。它的效果是能引起魚在跳躍的錯覺。這樣，在一個小小的器皿中，把科學技術、藝術欣賞和思辨推測三者結合在一起。這種深邃的智慧和精湛的技藝，不能不令人驚嘆！
天壇和鶯鶯塔
古代人常常應用聲音的一些特性建造一些特殊的建築物。在山谷中的寺廟有很好的回聲效果，宮殿的高長門洞有一定的混響以此增加它們肅穆威嚴氣氛。北京天壇和山西永濟的鶯鶯塔是迄今保存完好的具有聲音效果的建築。
天壇始建于明永樂十八年（公元1420年），是明清歷代帝王祭天的地方。天壇中的“回音壁”和“圜丘”建于明嘉靖九年（公元1530年）。
回音壁是一座高約六米的圓形圍牆，半徑三二•五米。圍壁里有三座建築物，一座叫皇穹字，位于北面，最接近圍牆，距圍牆最近處約二•五米。整個圍牆整齊光滑，是優良的聲音反射體。在牆壁近旁即使相距比較遠的兩個人都可以小聲交談。如下圖，甲緊貼圍牆向北小聲說話，乙不僅听得清楚，而且還誤以為是從丙處發出的聲音。這聲音不從甲直線傳到乙，而是繞圍牆一周傳播的。只要甲說話聲對著圍牆甲點切線的入射角小于二十二度，聲波就總是受圍牆的反射，而不受皇穹字的散射。
皇穹字南面路上第三塊石板，正處在圍牆中央，傳說在這里拍一掌可听到三響，所以叫它“三音石”。事實上，不止听到三響，可以听到五六響。在三音石周圍也有同樣的效應，只是模糊些。之所以能听到幾響，是因為掌聲等距地傳播到圍牆之後，被圍牆同時反射回中央，于是人們听到第一響回聲；這第一次回聲又照樣傳播出去，並被圍牆反射回來，于是听到第二響。這樣往返幾次，直到聲能被牆壁和空氣完全吸收為止。
回音壁南面有一座由青石砌成的圓形平台，叫“圓丘”，它最高層離地面約五米，半徑約一一•五米。除東西南北四個出人口外，周邊都圍有青石欄桿。整個圜丘包括地面都是由反射性能良好的青石和大理石砌成的。平台並不平，而是從圓心向周邊稍有傾斜的台面。它的聲學奧妙就在這里。當人站在台中心叫一聲，他自己听到的聲音比平常的聲音響，而且似乎是從他腳底石板下傳上來的。這是由于聲波被青石欄桿反射到稍有傾斜的台面，再從台面反射到人耳的緣故（如右圖）。
鶯鶯塔就是普救寺舍利塔。因古典文學名著《西廂記》中張生和鶯鶯的故事發生在普救寺，所以人稱鶯鶯塔。塔初建于唐武則天時期（公元684年到704年間），是七層的中空方形磚塔。後毀于明嘉靖三十四年（公元1555年）大地震。震後八年按原貌修復，並把塔高增到十三層五十米。這塔最明顯的聲學效應是，在距塔身十米內擊石拍掌，三十米外會听到蛙鳴聲；在距塔身十五米左右擊石拍掌，卻听到蛙聲從塔底傳出；距塔二•五公里村莊的鑼鼓聲、歌聲，在塔下都能听見；遠處村民的說話聲，也會被塔聚焦放大。諸如此類奇特的聲學效應，原來是由于塔身的形體造成的︰塔體中空，具有諧振腔作用，可以把外來聲音放大。塔身外部每一層都有寬大的倒層式塔檐，可以把聲音反射回地面，相距稍有差別的十三層塔檐的反射聲音會聚于三十米外的人的耳朵而形成蛙鳴的感覺。
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