一則故事說，一隊士兵在經過大橋時，邁著整齊劃一的步伐，結果下一秒，大橋劇烈振動，最後解體坍塌，造成士兵傷亡上百人。調查後發現，事故元兇就是共振。共振的威力真的這麼大嗎？這個故事是真的嗎？

故事當然是真的，而且發生不止一次。1831年，英國的布勞頓吊橋（Broughton Suspension Bridge）因為行軍步調原因坍塌，幸虧河淺，只有26人受傷，英國陸軍為此規定了部隊過橋的步伐；1850年，類似的事情發生在法國的安格斯吊橋（Angers Bridge）上，造成226名人死亡。

一開始人們以為是吊橋這種結構有問題，經過調查才發現原因還跟共振有關。

因為共振實在可怕，網上一則河南鄲城縣光明北校上千名學生鍛鍊的影片，引起了人們的警覺。影片中，學生在類似大樓的跑道上跑步，一共5層樓，每層樓內都是密密麻麻的學生，並且以比較整齊的步伐跑動。這不禁引起網友擔憂：這樣做不會引起共振嗎？

一、什麼是共振？

人們很早就發現了共振，《莊子·雜篇·徐無鬼》記載：“為之調瑟，廢（置、放的意思）於一堂，廢於一室，鼓宮宮動，鼓角角動，音律同矣。”這就是共振現象的早期記載，什麼意思呢？

瑟是一種絃樂器（比如吉他也是絃樂器），調好後，分別放到兩個房間（堂屋和內室），撥動宮弦則另一房間內的宮音響起來，撥動角弦則另一房間內的角音響起來。這背後的原因就是共振。

共振的深層原理是什麼呢？我們回到這個例子：宮、角屬於古代五音，而五音共有：角、徵（zhǐ）、宮、商、羽五種，它們分別代表了不同的頻率，頻率可以理解為振動次數。

也就是說不同的弦振動次數不一樣，所以它們發出的聲音也不同，這種振動次數跟弦本身的物理性質有關，也被稱作物體的固有頻率。

為何撥動一弦另一屋的也會跟著響起來呢？原因是當物體的固有頻率跟強迫振動的頻率相吻合後，另一方也會跟著振動起來。這裡的強迫振動，就是另一房間內的弦振動引起的空氣振動。

如果這個例子不好理解，我們以盪鞦韆為例。

盪鞦韆也是一種共振現象，如果推鞦韆時，不按照鞦韆擺動的節奏來推，鞦韆就越蕩越慢，甚至停下來，當掌握節奏，在盪到最高時推鞦韆，它就會越擺越高。換言之，當鞦韆本身節奏和外界推動節奏一致時，振動（擺動）的幅度就越來越大，這就是共振現象。

二、上千名學生集體跑步會跑塌樓嗎？

開頭例子中橋塌，就是因為士兵行走產生的振動，跟大橋本身的固有頻率一致後，大橋振動幅度加劇，最終超過結構的承受能力，最終崩塌。然而事實上，這也是很多故事忽略的細節：共振只是橋塌的原因之一。

經過調查，安格斯吊橋的主吊纜存在腐蝕，當時還是雷暴天氣，風也成了助推手之一，所以吊纜在共振作用下最終斷裂，釀成慘劇。

類似的，英國的布勞頓吊橋有螺栓出現故障，而且英軍在過橋時，發現橋在振動後，第一時間感到的不是恐慌，而是有趣，有人還高興的吹口哨，甚至故意向著步伐一致的方向踩踏，最後自食其果，掉進河裡。

回到河南鄲城縣光明北校上千名學生跑步的事件裡，先放出結論：基本不會產生跑塌樓。下面分析原因：

首先是學生步伐看似整齊，實際上每層樓的學生跑動的方向都不一樣，而且學生跟訓練有素計程車兵相比，還差得遠，所以還達不到引起共振的程度；

其次，即使引起輕微共振，也會被大樓自身吸收，除非是像地震這樣強烈的振動引起的共振，一般的振動大樓自身都會吸收，大樓自身結構會產生類似阻尼的效果，好比推鞦韆撞到海綿上一樣；

最後，大樓的固有頻率低於吊橋的固有頻率，一般4、5層大樓每秒振動1次左右，大型吊橋每秒振動1/6次，而一般人跑步每秒明顯不止跨一步。也就是吊橋更容易跟步伐節奏一致。

況且，大樓也不存在損壞現象，綜合來看，學生跑步基本不可能損壞大樓，而且大樓本身就設計成跑道，當初設計人員也會考慮到這些問題，進而從設計上杜絕。

三、如何避免共振的危害？

以上共振都屬於機械共振，而避免機械共振，是每個建築和橋樑建設時的主要關注點。一般有3種方法。

第一種是針對地震引起的共振，因為地基下的岩床也有固有頻率，所以設計時，就不能讓樓房固有頻率接近下方岩床的固有頻率；

否則會出現：一座樓被振塌，周圍的樓卻完好的現象。

第二種是針對風引起的共振，比如高達632米的上海中心大廈，就內建了調諧質量阻尼器，也就是樓上掛一個用計算機控制的大鐵球，當大樓被風吹得擺動時，就讓大球反向運動，減少大樓擺動幅度；

第三種是建築本身的結構或連線方式形成的阻尼，也就是物體形變後，更能快速回到原來的形狀，比如虎門大橋，因為改變結構造成阻尼等改變，進而產生隨風波動的現象。只要恢復結構，共振現象就會改善。

總結，有些故事在傳播時，省略了一些細節，造成我們對物理現象錯誤的理解，真實情況或許比故事更加複雜。我們考慮到的問題，設計人員會提前安排好，所以這一點無需擔心。不過，這種懷疑的態度很值得鼓勵，這也是科學進步的源泉。