裁判必备的哨子,竟然来源于足球场上的一次意外

作者: 张志博

来源: 科学大院

发布日期: 2022-02-05 08:00:00

本文介绍了哨子作为裁判工具的起源及其在体育比赛中的重要性,探讨了哨子的发声原理及其发展历程,特别是从传统的“豌豆哨”到现代的“无豌豆哨”(无核哨)的进化过程。

2022年冬奥会来了,除了摩拳擦掌的运动员们,裁判的存在也十分引人注目。一声哨响,精彩登场!小小的哨子,吹响的是运动员的碰撞与激情,肩负的是体育的公平与公正,承载的是观众的关注与期望。

裁判手里的哨子,其实来源于足球场上的一次意外。最早的哨音来自于足球比赛。最开始的足球比赛,裁判员只是一个无足轻重、可有可无的角色,裁判没有哨子,控场基本靠吼。

1875年,在英国伦敦举行的一场足球赛中,由于意外的情况和偶然的巧合,产生了世界上最早的裁判哨音。在这场比赛中,双方球员对一个进了球门的球是不是有效产生了争议。球迷们为了袒护自己声援的一方,纷纷涌进球场内,比赛也因此停滞,眼看有可能酿成一场大混战,如果不及时制止,就可能会出现人命事故。碰巧,担任这场比赛的裁判员是一名警察,面对混乱不堪的局面,出于警察的职业习惯,情急之下他吹响了警笛。

闹事的观众们听到了警笛声,立刻自觉而迅速地退到了观众席上,运动员也顿时安静下来,整个球场的混乱秩序在警笛声吹响后很快便稳定下来。这种意想不到的效果,使人们认识到了哨子的作用,此后哨子便成为了裁判员的工具,并从足球比赛扩展到了其他项目的体育运动中。

哨子的历史悠久。早期人类即发现有孔的葫芦或兽骨可以发声,于是开始有了类似的乐器。古埃及人也曾把小贝壳制作成哨子。哨子是一种依靠边棱振动发声的气鸣乐器。

气鸣乐器,顾名思义是指以空气为激振动力而发声的乐器。在气鸣乐器中,其发声方式主要有边棱音和簧振动两种。当气流以一定的角度冲击吹孔对面的锐棱,气流分隔为两股交替分裂的旋涡而形成空气层脉动,这个声源带被称为边棱音。空腔则通过共振放大声音,也就是通常所说的“空气柱共振”。脉动的空气层犹如“空气簧”,激发管内空气柱共振,同时也受空气柱振动的影响。在相互影响中,呈现出一种“强者制约弱者”的现象。

在此,空气柱振动强于柔软的“空气簧”,以致前者在较大程度上对后者起调制作用,将其频率强加于后者。这类乐器的声音,实际由两个声源(边棱音和空气柱共振)混合而成。而我们所听到的,主要是管出口端辐射的声音,其音高源自空气柱振动。

在现代体育赛场上,各种现代化、电气化的体育设施层出不穷,但裁判手中的哨子基本还像原来一样“朴实无华”。“豌豆哨”作为各种体育比赛的裁判用哨,已经有100多年的历史。

它的原理十分简单:将软木加工成豌豆状小球,植入哨子体内,在吹奏时气流会形成边棱音。但是,这种传统的“豌豆哨”也存在着弊端。其一,内部小球的运动限制了哨子发声的力度,在人声鼎沸的运动场上,哨音常常被现场的各种噪声所淹没,进而影响比赛的正常进行;其二,由于豌豆球的体积较小,如果小球被弄湿或冻住,就会影响其运动,从而影响哨音。

如果吹哨时用力不当,很容易使豌豆球卡在哨壁中,导致哨子发不出声音,俗称“哑哨”。而这是比赛当中的重大事故,甚至会导致比赛中断。曾经有裁判就因为“哑哨”而遭到狂热球迷的殴打。于是,对“无豌豆”哨子的呼声越来越强烈。加拿大人查克·谢泼德、罗恩·福克斯克罗夫特等人,根据长期的摸索发现:要想发出和“豌豆哨”一样的声响,需要三个腔室,还分别需要一个高音、低音和中音部位,经过复杂的合奏,才能发出尖锐的声音。

后来,他们从教堂管风琴的腔室中找到了灵感,摸清了设计原理,并造出了原型哨。再后来,他们又想到了一个惊人的创意:将腔室像折纸一样折叠起来,这样便可以大大缩小哨子的体积,也使得它具有了实用性。腔室折叠后增强了声音传播的集中性,这样的哨子发音强度远大于传统的“豌豆哨”!现在,我们已经能在很多的大型比赛上看到这种“无豌豆”的哨子(也称无核哨)。让我们共同期待北京冬奥赛场上那一声声嘹亮的哨音吧!

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