Himmelstempel – Magie der Tonübertragung oder alte Technologie?

Der Himmelstempel ist der Ort, an dem die alten Kaiser dem Himmel Opfer darbrachten und für eine gute Ernte beteten.

Es ist besonders berühmt für das Konzept „Der Himmel ist rund und die Erde ist quadratisch“.

Die Hauptgebäude des Himmelstempels, wie etwa die Halle des Erntegebets, der Rundhügelaltar und das Kaiserliche Himmelsgewölbe, sind allesamt kreisförmige Bauten, die die „Rundheit des Himmels“ symbolisieren.

Doch wer hätte gedacht, dass sich hinter diesem Symbol das Geheimnis alter Wissenschaft und Technik verbirgt, das dem Himmelstempel viele akustische Wunder beschert.

1. Echo Gallery: Antikes Telefon

Die Mauer, die das kaiserliche Himmelsgewölbe umgibt, wird Echomauer genannt. Sein Design und seine Konstruktion nutzen auf geschickte Weise die Prinzipien der Akustik und erzeugen so einen magischen Effekt: Wenn zwei Menschen leise an der Wand sprechen, können sie sich selbst durch den Flur hindurch deutlich hören, als würden sie telefonieren. Dieses erstaunliche Phänomen ist auf die präzise Gestaltung der Flüstergalerie zurückzuführen. Es stellt sich heraus, dass die Wand nicht einfach ein ungefährer Kreis ist, sondern ein superpräziser Kreis. Die Wände sind aus Chengjiang-Ziegeln gebaut, die während der Ming-Dynastie in Linqing in der Provinz Shandong hergestellt wurden. Die Textur dieses Ziegels ist sehr fein und es wird gesagt, dass „er beim Klopfen ein Geräusch macht und keine Löcher hat, wenn er zerbricht.“ Es ist wirklich ein Meisterwerk aus antiken Materialien. Ob Härte, Dichte oder glatte Oberfläche – sie bilden die ideale Grundlage für die akustische Wirkung des Echostabs. Die Materialauswahl ist perfekt.

Da die Krümmung der Wand extrem normal ist und die Wandoberfläche glatt und eben ist, bildet sich ein kreisförmiges Schallfeld, sodass der Energieverlust bei der Reflexion der Schallwellen entlang der Wand sehr gering ist und sogar ein Flüstern so weit übertragen werden kann.

In der modernen Eisskulpturenkunst werden Eisblöcke mit ähnlichen Eigenschaften und derselben Struktur verwendet, um die magischen akustischen Phänomene des Himmelstempels nachzubilden. Natürlich können Eisblöcke, die bei wärmerem Wetter schmelzen, den Einfallsreichtum der Alten nur für kurze Zeit nachahmen. Natürlich können sie die akustischen Wunder nicht wie die Chengjiang-Ziegel über Hunderte von Jahren bewahren.

2. Die Echomagie des Dreitonsteins

Vor dem kaiserlichen Himmelsgewölbe befinden sich drei besondere Steinplatten, die Himmelsstein, Erdstein und Menschenstein genannt werden. Unterschätzen Sie sie nicht. Versuchen Sie, darauf zu stehen und zu sprechen – Sie werden sofort die „Magie“ des Akustikdesigns spüren.

Der „Menschenstein“ wird auch Drei-Klang-Stein genannt. Wenn man darauf steht und leise spricht, ist ein lautes Echo zu hören. Die Alten beschrieben dieses Phänomen so: „Das Flüstern der Menschen auf der Erde wird vom Himmel wie Donner gehört“, was symbolisiert, dass die Stimmen der Menschen in den Himmel übertragen werden können. Obwohl die Alten diesem Echo eine geheimnisvolle symbolische Bedeutung zuschrieben, beruht dieser Effekt tatsächlich ausschließlich auf der mehrfachen Reflexion der Schallwellen.

Der Dreiklangstein befindet sich genau in der Mitte der Echogalerie. Wenn Sie auf dem Drei-Klang-Stein stehen und sprechen, werden die Schallwellen in der Wand hin und her geworfen, kontinuierlich entlang der gekrümmten Oberfläche der Echogalerie reflektiert und schließlich zurück zur Position der Steinplatte übertragen, von wo aus sie allmählich zu Ihren Ohren zurückkehren.

Wenn man auf dem Stein steht und einmal in die Hände klatscht, kann man sogar drei Echos hören! Diese drei Echos stammen eigentlich von einem einzigen Ton, werden jedoch in unterschiedliche Gruppen aufgeteilt und legen unterschiedliche Entfernungen zurück, sodass sie Ihr Ohr unterschiedlich lange erreichen.

Einfach ausgedrückt: Schallwellen kehren auf unterschiedlichen Wegen zum Mittelpunkt des Kreises zurück, was zu einem winzigen Zeitunterschied führt. Ihre Ohren werden „getäuscht“ und können Echos, die zu nahe beieinander liegen, nicht unterscheiden. Stattdessen werden sie zu mehreren Gruppen lauter Echos zusammengeführt.

Nach genauen Messungen und Berechnungen haben moderne Wissenschaftler herausgefunden, dass das erste Echo durch die Überlagerung reflektierter Wellen von den Wänden und Fundamenten der beiden Seitenhallen von Huangqiongyu entsteht, während das zweite und dritte Echo durch die Konvergenz der ersten und zweiten reflektierten Schallwellen von der Echowand entstehen.

Diese akustischen Wunder spiegeln das tiefe Verständnis der alten Handwerker für Akustik und Materialien wider. Indem wir diese wunderbaren Phänomene verfolgen, können wir den Einfallsreichtum der Alten entdecken. Durch raffiniertes Design und exquisite Handwerkskunst schufen die Menschen der Antike nicht nur Gebäude mit ästhetischem Wert, sondern wandten auch wissenschaftliche Prinzipien an, um die Gesetze der Schallausbreitung in der Natur in die Architektur zu integrieren und so eine perfekte Verschmelzung von Schönheit und Technologie zu erreichen.

Daher sind selbst antike Gebäude voller technologischer Elemente.

Autor: Hikka Slate Restoration Group

Gutachter: Liu Jie, Außerordentlicher Professor, Fakultät für Architektur und Kunst, Jiaotong-Universität Peking

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.