聲波醫療的現代科學原理

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音樂聲波能是古人用在醫療健康長壽之中的重要法寶,德國科學家實驗發現,經過處理的某些聲音可以讓癌細胞的生長得到減緩。現代科學認為,音樂之所以能治病,在於人體是由許多有規律的振動系統構成。

聲能音樂治療癌症的科學驗證

吴慎教授授课

關於音響與聲波能有殺死癌細胞的特殊功效,(轉摘《美國文摘2000年第二期37頁第二自然段裏》這一點從最近德國出版的《醫師報》的一則報導中已經得到證實。據該報報導,德國科學家實驗發現,經過處理的某些聲音可以讓癌細胞的生長得到減緩,該項研究由德國佛萊堡醫學院腫瘤科以及海德堡德國音樂療法研究中心合作進行。研究人員將實驗室培育的肺癌細胞,暴露在微型揚聲器發出的規律聲音下,結果發現癌細胞的生長速度,比在正常環境下慢了百分之二十。

海德堡德國音樂療法研究中心主任博來教授說,研究人員還發現,能夠抑制癌細胞生長速度的,並非一般的音樂,而是有一定音色、音量、速度和時間間隔的聲音,這一發現爲音樂治療癌症提供了絕對權威的有說服力的驗證。目前德國科學家正考慮進行大規模的實驗研究,以聲音剌激法來抑制腫瘤生長。從這則報告,反觀我從上古智慧中研製的《理療養生音樂(藥)》,可以看到有許多特點不謀而合。這套音樂,與心跳的頻率基本一致,通過不同樂器不斷變化的音量、音質和音色,有些聲音甚至非常奇異,還有加上一些接近大自然中的背景聲,如海浪、溪流、雨聲、鳥嗚、溫泉水等聲音,因此在臨床實證報告上,對晚期癌症止痛有著較高的醫療作用,還可達到強身健體、增強免疫力、延長生命的效果。

音療聲頻影響神經系統,調節身心增強免疫

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現代科學認為,音樂之所以能治病,在於人體是由許多有規律的振動系統構成。大腦的電波運動、心臟搏動、肺的收縮、腸胃的蠕動和自律神經活動都有一定的節奏。當一定頻率的音樂節奏與人體內部各器官的振動節奏相一致時,就能使軀體發生共振,產生心理快感。人的感受最適宜的節奏是每分鐘七十~九十次,這正與心臟的頻率相接近。當人生病時,體內節奏處於異常狀態,選擇相應的樂曲,藉音樂產生的和諧音頻,可使人體的各種振頻活動更加協調,從而有益於患者恢復健康。一位科學家的生活體驗,證明了這一點。有一段時間,這位科學家下班回到家時,總有一種緊張和煩躁感。

在某一天晚上,她偶爾聽了女兒快節奏感的迪斯可音樂,覺得這和自己的情緒有點相似,情緒得到放鬆。這位科學家在無意間,找到了適合自己的音樂療法。

首先用與自己當時情緒相配的音樂類型,然後逐步地改變音樂,使其反映出自己所要獲取的某種情緒。

研究發現,音樂是不同的七個音階形成的組合,但保持聲波在35分貝左右有規律的振盪,由此産生的一種能量,傳入人體後,使細胞發生和諧的同步共振,可對細胞産生一種微妙的按摩作用。音樂能調解人體的內部環境,促進內分泌系統釋放出多種生理活性物質,增進新陳代謝。音樂還可以提高大腦皮層的興奮性,使皮層下中樞植物神經産生相應運動,穩定情緒,消除心裏緊張狀態,協調全身各系統的功能,從而使人消除疲勞、充沛精力,並且加強人體的免疫能力。  

音樂是生命的潤滑劑

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樂可比作是生活的潤滑劑,它雖然只有七個音符,卻可以奏出動人的樂章,產生奇妙的效應。

臨床醫生們發現,高血壓的人聽小提琴樂曲,血壓就可以降下來;孕婦分娩時欣賞優美悅耳的樂曲,可以減少其疼痛;矯正口吃(結巴)用唱歌的形式來矯正,效果就突出得多;精神病患者,聽到一段美妙的歌聲,精神病會得到緩解……。

越來越多的學科都與音樂療法結合起來,產生了奇特的效果,它真的成了生活中的潤滑劑。 現代生活日趨緊張,而緊張便會導致身心疾病的發生。

醫學專家們指出,繁忙的現代人,如果能對音樂有選擇地加以欣賞,或者自己放開歌喉,引吭高歌,不僅可以得到美的享受,而且還有一定的醫療作用,能有效地緩解機體的緊張狀態,提高適應環境的能力,有利於健康,有利於延年益壽。

聲波與音頻對人體聽覺神經的作用

吴慎教授吹奏葫芦丝

      我們時常碰到雷、電、光、氣等自然界的能源,但聲音對於我們大多數人來說仍是一個謎。我們只瞭解聲音的一般知識。諸如聲音傳播比光慢,聲音碰到的障礙物時會反射,符合醫學研究論證明聲音太響對耳朵有損害,是極其不衛生的。但是如果要真正說出聲音到底是什麽概念,和它又是如何産生的?有可能你會發現究其根源和其中之道理瞭解不是甚多。

許多人不認爲聲音與聲波是一種強大的能源和能量,其實是的。如果你的鄰居調大他的音響超過八十分貝以上的話,不單只影響你休息,而且嚴重的影響人體心臟功能有序的跳動。雖然聲音不像雷、電、暴風雨那樣具有一定破壞性的影響。不過聲音對你和周圍環境的影響可能是具有坡壞性的而且難以捉摸的。例如,科學家,音樂家及研究人員與恐怖片導演們發現,聽了某種類型的音調能使人感到焦慮和驚恐害怕。

大家知道,在一部動作片或恐怖片的緊張關頭,你聽到一個連續不斷的很尖的聲音時會有什麽感覺。這個很尖的聲音與你用指甲劃黑板時産生的聲音差不多,但是更令人難以捉摸。連續聽到這種聲音,會有焦急不安的感覺。

下麵是一個關於聲音能量的更明顯的例子。你有沒有看過電影裏一個尖音調的人可以把一塊玻璃震碎了?發生這種情況是因    爲尖音調與玻璃的自然   諧振頻率(resonant frequency)或自然振動(natural vibration)相合了。這個過程叫做「 諧振   (resonance)」。

諧振現象對很大的物體也可能形成破壞作用。例如,Paul Hewitt 在他的《概念性物理(Conceptual Physics)》一書中就講了這樣一個故事:1831年一隊步兵操過英國曼徹斯特市附近的行人橋上時由於諧振,橋樑就坍塌下來。很顯然,這是因爲士兵步伐、的節奏與橋的振盪頻率相合,引起了共振,才使橋壩坍塌的。

所以現在士兵路過此類橋時,再也不准齊步走了。人們對於聲音的工作原理有不少誤解。例如有人以爲在籃球比賽時,尖聲高叫,能使他們的聲音以更快的速度到達對方隊員或裁判員的耳朵裏。

可是實際上,每一種聲音的傳播速度是相同的。聲音傳播很快(約每小時1200公里),但是它的品質受到風和濕度等因素的影響。

要懂得聲音的知識需要花些時間。有些音響器材廠家時常在廣告上誇張講:他們能生産出差90分貝以上的動態範圍(dynamic range),頻率回應(frequency response)爲20HZ到20KHZ等等。音響商店與廠家們會常常說出一些使你感到莫名其妙的技術規格。這些規格對於你來說,也許是重要的,也許是無所謂的。一個音響設備能給你産生出一個很好的頻率回應,並不意味著你一定能聽到其中所有的頻率成份。

聲波能的基本原理與客觀規律特性

吴慎教授吹箫

    聲音與聲波和光電一樣,是一種能量的形式。簡單地說,聲音是由不同物體振動産生的波。當我們說話的時候,喉頭的聲帶振動。在音樂裏,你可以通過許多方法産生音波振動,例如可以彈撥古琴與吉他的弦;向嗩呐口或小號裏吹氣;用二胡弓在弦上或琴弓在小提琴弦上左右拉等等。

聲音有兩個主要成份:頻率(frequency)和響度(loudness),也稱爲力度(strength)。頻率與音高直接與物體振動的快慢有關,其衡量單位爲赫茲(HZ,Hertz),表明一秒鐘以內振動多少次。例如你把鋼琴中的中音C上部的A鍵按下時,鋼琴的琴錘擊若干個琴弦,每一個琴弦的振動頻率爲每秒鐘440次,也就是說,你按下A後所發出的音調爲440 HZ。低頻聲音,例如大號(tuba)和低音吉他(bass guitar),每秒振動的次數少,它們的頻率低,所以聲音聽起來比較低沈。

但要注意的是:頻率與音高並不完全是同一個東西。頻率是一個確實的物理參數。而音高僅僅是一個音樂參數;在有些情況下,同一個音高可以有幾個不同的頻率。

響度或力度用dB(分貝)衡量。d是deci的縮寫,表示十分之一;B是紀念電話發明人亞曆山大.貝爾(Alexander Graham Bell)姓氏的縮寫。dB尺是對數型或指數型的,也就是說,每增加20 dB,對應其振幅或響度提高10倍,所以擊打一個響度爲60dB的響弦小鼓時,其力度比40dB要高十倍,一個響度爲80dB的繞拔比分40dB的聲音要高100倍。

幾乎所有的聲音都産生基本的音調(fundamental)。一個基本的音調準確地按一個特定的頻率音調振動。如果你擊打一個調音叉(tuning fork),並將其放在耳邊,你就會聽到一個清楚和純淨的音調。每一種樂器發出的聲音聽起來不一樣的原因,是每種樂器有加在基本音調上的不同附加成份。這些附加成分諧波串(harmonic series)是決定聲音的複雜程度。例如,中國的民族樂器琵琶與西方樂器吉他;民樂揚琴與西樂班卓琴(banjo);或單簧管(clarinet)與洞簫的聲音不同,就是因爲諧波串不同。一個音樂聲音的能量大部分集中在基本頻率上,其餘能量散佈在大小不同的其他諧波串上。

如果你想一想池塘裏水波的情況,就可以比較容易理解諧波串與基本成份之間是如何相互作用的。若將一塊石頭投到池塘的中央,水波   就以圓圈的方式從中心向外傳播。然而如果你把一塊大的石頭和幾塊小的石頭同時投到池塘裏,産生的水波就不再是均勻的了。當你把一個   基本的音調與一個或若干個諧波音調混合在一起時,也有類似情況:合成後的音調不再是一個純淨的音調,基本音樂與諧波音調合在一起引   起了聲音的變化。在這種情況下,有好幾個因素決定起作用諧波音調的數目。這些因素中包括你産生音波的方法和樂器諧振的數量。

音聲波能的形成成分

吴慎打鼓

下麵,我們用粗線簡要的概述聲音波能對人體的聽覺神經與生理的神秘感應;聲音是如何組成的,以及我們是如何聽到聲音的,這是聲波影響我們的路徑之一。

聲音是物體振動時産生的一種以波的方式移動的能量形式。當物體振動得快時,它發出比較高的音調,當物體振動得較慢時,它發出比較低的音調,從圖一中顯示出一個振動完整的一周,也可稱爲一個完整的「波浪」的情況。

當樂器奏出一個聲音時,一個聲音的基本音調與不同的附加音調(即諧波)組和在一起。沒有附加音調起作用,你聽到的所有樂器聲音將是一模一樣的。其中附加音調的作用過程,可以用記錄複雜的波形方法把它體現出來。波形就是一個信號播放時隨著信號的頻率和強弱而上下變化的曲線。在許多數位音頻的應用程式裏設計有各種各樣的波形。

外耳(outer ear):當你演奏樂器的時侯,聲音的振動經過空氣進入耳道(ear canal),這個耳道被稱爲外部聽道(external auditory    meatus)。聲音能量碰在耳鼓(ear drum)上引起振動。這些物理反應把空氣的振動轉成機械波。

中耳(middle ear):在耳鼓的後面有三塊小骨頭,即耳錘(hammer),或稱錘骨(malleus),砧骨(anvil或incus)和鐙骨(stirrup或 stapes)。一旦耳骨開始振動,這幾塊骨頭會把耳朵的振動轉移到另外的地方,並使之增強。鐙骨把這些振動彙聚到內耳的耳蝸窗開口處(oval window 或cochlear window)。

內耳(inner ear):內耳充滿了液體。當鐙骨使耳蝸窗振動起來時,就會在液體裏産生波浪。當液體的波浪經過耳蝸裏成千上   萬個微小的毛細胞時,它們就會被充上電。通過這些相互作用,經聽覺神經(auditory nerve)向大腦送去了消息。當消息被收到時,就記錄到一個聲音。內耳前庭系統用三個充滿液體的通道,向腦子送去有關空間位置的資訊,才使我們保持平衡。

聽覺、聽力與音療的科學原理

吴慎教授

        儘管各種音頻技術有了很大的進步,但是必須時刻考慮到我們耳朵的很多局限性。人耳可以聽到20Hz到200Hz  (20KHz)的聲波。我們對於1  KHz  到 4  KHz 範圍內的聲音比較敏感,一般人們互相對話時就是用這個頻率範圍。

20KHz 以上的聲音稱爲超聲(ultrasound)。許多動物能聽到超聲波,例如狗能聽到高達3就5KHz的聲音,這就是爲什麽當你吹一個狗哨(dog whistle)時,你自己什麽也聽不見,因爲狗哨的頻率太高了,送到耳朵裏以後引不起反應。

在醫學領域裏超聲波得到了廣泛的應用,醫生們用超聲設備檢查心臟不正常現象,檢查血栓(blood clot)或腫瘤   (tumor)。醫生們也用超聲設備治療不靈活的關節,安全地檢查未出生的胎兒的情況以確保一切正常。低於20Hz以下的稱爲亞聲波(infrasound)。地震時會自然地産生亞 聲波  (infrasound)。

許多生産身歷聲音響廠家公司在身歷聲設備規格表裏經常提到聲音的動態範圍。有的競誇口說他們設備的動態範圍達 到90 dB 以上。

因爲dB是用對數來衡量的,一個90 dB的動態範圍意味著比通常的最柔和的聲音要響30000倍。當你演奏樂曲的響度從很柔和到很響亮時,動態範圍這個特徵就很重要了;經典音樂,尤其是交響作品,就是需要有很寬動態範圍的實例。隨著C D 的推廣使用,動態範圍這個術語使用得越來越頻繁了,因爲C D與大多數磁帶和塑膠唱片不同,它的動態範圍可以做得相當寬。

當我們沒有很好地用防護設備保護耳朵時,聽到的聲音響度不要超過一定的範圍。雖然中耳裏面的耳錘和鐙骨能夠幫助減弱聲音的響度,但是對於突然出現的雜訊起不了保護作用,例如離你耳朵很近的地方的鞭炮爆炸聲。經常聽很響的聲音會使耳朵受到永久性的損傷,這就是爲什麽在機場跑道附近工作的人要經常佩戴特殊耳機的緣故,如果不戴此類耳機,飛機的噪音能很快便把他們的耳朵震聾。人類的聽覺不錯,但是很多動物的聽覺更好。人一生中兒童時期的聽覺最好,能聽到20Hz或20KHz範圍內的聲音,成年人一般只能聽到17KHz以下,甚至更低。

聲納(Sonar)是人類第一次超聲波的應用。聲納(Sonar)是裝在船上用來探測水下目標諸如潛艇的設備。它的工作原理是根據發送出去的高頻聲波和檢測到的回波之間的關係。這個過程稱爲回聲定位(echolocation),與蝙蝠飛行或海豚游泳過程中尋找食物和避免碰撞目標的原理是一樣的。

有許多潛在的高分貝聲源(圖六),雖然你只聽到這些聲音的一小部份,但是最好避免長時間地聽高於90dB以上的聲音。

記住,短時間的強聲音可能傷害你的聽覺。例如,突然的氣球爆破聲可能會和聽一晚上吵鬧的搖滾樂的傷害程度相同。

創造一個更具療愈力的聲音環境

吴慎 演唱会打鼓

現在,我們可以瞭解,音樂聲波是一種對我們影響極深的能量。這種能量如果能正確的運用在醫學治療上,將會對人類的健康有很大的幫助。

世界衛生組織(WHO)在健康專題會議上,一致推崇經科學驗證有效的音樂醫療法,醫療音樂在世界各己有數百篇以上的臨床報告,引起醫學界的高度重視和研究。

美國和德國等先進國家,已經大規模的進行音樂治療的研發和應用。現今歐美約有5千多位醫療專業人士(博士MD. PHD、博 士後PA及科學院士等)參與研究。

美國現有十幾所音樂醫療學院,每年培養出大批的音樂醫療醫師人才,全國約有5萬多人已拿到了音樂醫療師合法證書,分別在全美各醫院門診展開醫護工作。

音樂治療除了在西方另類醫學已佔有一席重要的地位,在科學研究上,則有美國神經學者馬克.朱德.崔摩博士(Mark Jude Tramo, MD, PhD)在波士頓哈佛醫學院的音樂與大腦科學研究所(Institute for Music and Brain Science),證明音樂與科學可以合作無間。從研究音樂的神經生理學基礎這種先進知識,一直到嚴格評估並認證音樂對於多種疾病的療效。崔摩在研究中發現,音樂與其它環境中的各種聲響能讓病人感覺病況好轉,當音樂和自然音響營造出來的環境令人愉悅,有助於掩蓋背景噪音──甚至可能加快療愈的速度。

基本上,西方醫學已經投入了極大的心力,研究音樂對於健康的正面效果。由此可以預見,未來,音樂聲波將會成為人們普遍增進健康與治療疾病的新藥方。

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