天坛不但有回音壁，还有三音石，其声学现象奥妙无穷

　　北京晚报·五色土 | 作者 景长顺
　　著名的文物古建专家罗哲文先生曾题词赞曰：＂天坛是中国独一无二，世界独一无二的古典建筑杰作。＂在天坛的众多建筑里，作为皇帝冬至祭天大典场所的圜丘坛，始终是游客们关注的焦点。
　　圜丘坛始建于嘉靖九年（1530），又称祭天坛，位于天坛南半部，坐北朝南，四周绕以红色坛墙，上饰绿色琉璃瓦。圜丘坛是嘉靖帝在＂大礼议＂事件后＂更定祀典＂时所建，数百年来，其所铺设的石板数量、＂天心石＂的声学等奥秘，吸引了众多的古建爱好者前去探究。
　　圜丘坛 供图：视觉中国
　　铺设石板暗藏玄机
　　圜丘坛坐落在祈谷坛之正南，是继建造大祀殿110年之后，于明朝嘉靖年间建立起来的专门用来祭天的建筑。之后经乾隆时代的改建，形成现在这样的规模。
　　圜丘坛两道坛墙的四面各有石棂星门三座，共24座，气势恢宏，分外壮观。特别是南面的三座棂星门，中间的门为神门，是供皇天上帝走的；左边的门为御门，是供皇帝走的；右边的门为王门，是王公大臣走的门。由于等级不同，所以三个门面的尺寸也不同：中间的门尺寸大，宽400厘米，左侧的门宽256厘米，右侧的门最小，宽245厘米，充分体现了封建社会严格的等级制度。
　　祭天台洁白无瑕，造型壮美，堪称世间一绝。其石栏板、石柱、石地板、石台阶等，都是9和9的倍数构成，匠心独具，奇妙无比。三层台面，从上往下数，第一层台面中间的圆石称作＂天心石＂，从星象角度观察，＂天心石＂是天皇大帝星的准确坐标。围绕天心石共有9块石板铺墁，第二圈是18块，以此类推，至第九圈是九九八十一块，9圈石板加上天心石，共406块。第二层台面的第一圈有90块石板，每圈递加9块，共1134块。第三层台面，从171开始，每圈递加9块，共计1863块。三层台面石板累计相加为3403块。但是由于四面出陛，二层陛下占压40块的位置，底层陛下占压72块。3403块减去占压的112块，实为3291块。这个数目除以9，为365.66，正好约为周天数（一个历年时间为365日5小时49分12秒）。真是太奇妙了！
　　祭坛采用高低对比的建筑艺术手法，将四周的栏杆和围墙压低，栏杆高1米，有两道内圆外方的矮墙，内壝垣高1.8米，外壝垣高2米，墙外是郁郁葱葱的古柏树林，衬托出祭台的崇高和圣洁。
　　天坛的总体布局，分为内外两坛，内坛由圜丘坛和祈谷坛两部分组成，北部是祈谷坛，南部是圜丘坛，两坛以一条360米长的丹陛桥连缀，形成南北轴线。主体建筑祈年殿，圜丘台，皇穹宇等主要建筑均为圆形，包括两道围墙北圆南方呈马蹄状，体现了中国古代天圆地方的理念。
　　丹陛桥
　　值得一提的是，圜丘坛和祈谷坛，一南一北，一低一高。连接两坛的丹陛桥，南端高出地面一米，北端高出地面4米，从南向北逐次升高，如同天梯，在两侧古柏的映衬下，有一种超尘脱俗之感。圜丘坛中心点到祈谷坛中心点为750米，而圜丘台的高度仅仅是祈年殿的16%，相差悬殊。为了过渡，聪明的古代建筑大师从功能和艺术的角度出发，设计了一座建在高高的石台基础之上单檐圆形攒尖顶的建筑——皇穹宇，其高度为祈年殿高度减去圜丘的高度再折半，实测为19.05米。皇穹宇内外环列各八柱，以应＂八柱承天＂之说。这种设计构成了中轴线建筑起伏的变化，既满足了实用的功能，又使得景观更加优美。
　　祈年殿 摄影：邓伟
　　天坛的中轴线，南起南坛墙，北至北坛墙，全长1820米，雄伟壮丽。如果人们站在圜丘台上北望，在蓝天白云之下，在绿色海洋的映衬下，有高远、深远、平远之境界。正如北宋郭熙《林泉高致·山水训》所言：＂高远之色清明，深远之色重晦，平远之色有明有晦；高远之势突兀，深远之意重叠，平远之意冲融，而飘飘渺渺。＂
　　天坛原有三处声学奥秘
　　天坛建筑的声学现象具有绝无仅有的奥妙，游客到了天坛，都要和同伴到回音壁前试一试。其实，在圜丘坛的这组建筑中，原来有3处声学现象，而不止回音壁一处。
　　回音壁 供图：视觉中国
　　回音壁是皇穹宇的砖质围墙，人们站在墙内距离较远的任意两点，贴着墙说话，出现如同打电话一样的效果。除了回音壁外，还有＂三音石＂。皇穹宇殿前甬道北面的三块石板分别是＂一音石＂（称为＂天石＂）、＂二音石＂（称为＂地石＂）、＂三音石＂（称为＂人石＂）。在大殿门打开的状态下，站在第三块＂人石＂上说话，即使声音很小，回声也很大，称之为＂人间私语，天闻如雷＂，意思是即使小声说话，＂昊天上帝＂也能听见。
　　第三个声学现象是圜丘台上的＂天心石＂。＂天心石＂就是圜丘台的中心石，直径80厘米，寓意太极，站在上面说话，声音效果如同使用扩大器一般瓮声瓮气，响亮浑厚，有立体声的感觉，十分神奇。因为回声是从四面传来，声波震动较大，所以听起来既洪亮悦耳，又连续不断，古时就把这种声学现象说成是＂上天垂象＂，指天下万民对于朝廷的无限归心与一致响应，同时赋予天心石＂亿兆景从石＂的美名，有亿万民众紧相随的意思。
　　这些声学现象，几百年来一直是个谜，不仅成为游客的重要打卡点，而且也成为科学研究的对象。
　　最早对天坛声学现象进行研究的，是汤定元先生。在他的科普文章《天坛中的几个建筑物声学问题》一文中，对天坛公园中回音壁、三音石、圜丘声学现象的形成机理提出了科学论断，从科学上解释了人们迷惑不解的天坛奇异声学问题。汤定元院士分析认为：＂回音壁中，A处发出的声波，沿着光滑的围墙依次在1、2、3、4、5、6等处发生反射，由于反射时能量损失很小，到B点时还具有足够的能量引起耳膜的振动，因此，仍能听到很清楚；三音石位于皇穹宇的台阶下第三块石头处，这里恰好是回音壁的中心，声音往返于围墙之间，经过中心时，人们就能听到三次甚至更多次的回声；圜丘天心石位于圜丘中心，人站在天心石上讲话，四面八方的反射把能量送回来，并集中到台中央，于是使声音更强了。＂
　　在1995年时，天坛公园为了验证汤定元先生对天坛声学现象的分析，与黑龙江大学合作，对天坛的声学现象进行科学的测定。通过科学测定，证实了汤定元先生对＂回音壁＂＂三音石＂＂天心石＂声学现象的论断是正确的。与此同时，天坛的工作人员和黑龙江大学的专家学者，在皇穹宇院子内发现了＂对话石＂。皇穹宇前面的甬道用18块大小不等的石板组成。当时发现的对话石，在该甬道的最南端的第18块石板。站在这块石板上，能清楚地听见东（或西）配殿后面东北角（或西北角）远端人的说话声。对话石与东（或西）配殿后面东北角（或西北角）远端人的说话处直线距离为36米，折线距离约50米，然而，声压级和自由声场约7米的声压级相当，也就是说，在对话石处听到36米处的说话声，相当于正常生活场景下7米处的声音。天坛对话石的发现，为这座古建筑又增添了几分神秘。