一个你听不见的声音:超声波的故事

一个你听不见的声音

你好。你可以叫我超声波。你可能听说过我,但你从来没有真正“听”到过我。这是因为我是一种特殊的声音,一种振动频率非常高的声波,人类的耳朵根本无法察觉。你可以把我当成一种秘密语言。蝙蝠在漆黑的洞穴里导航,海豚在深邃浑浊的海洋里交谈和捕猎,它们使用的也是同样的秘密。它们发出唧唧声和咔哒声——就像我一样的声音——然后仔细聆听反弹回来的回声。这叫做回声定位,它让它们能用耳朵“看”世界。它们可以判断一堵墙有多远,一条美味的鱼在哪里游泳,或者朋友们在哪里。我的工作方式完全相同。我发出无声的声波,就像一个拥有超能力的侦探,聆听着回声。通过拼凑这些回声返回的方式,我可以构建一幅隐藏事物的图画。这是我的特殊才能:让看不见的东西变得可见。

从深海到诊室

我的故事并非始于一间安静的医院病房。它始于北大西洋寒冷、黑暗的水域。在1912年4月15日那个悲剧性的夜晚,宏伟的泰坦尼克号撞上冰山后沉没,这场灾难震惊了世界。人们意识到必须找到一种方法来探测隐藏在海浪之下的危险。这种需求催生了我的祖先——声纳(SONAR),也就是声音导航与测距系统。第一次世界大战期间,一位名叫保罗·朗之万的法国物理学家改进了这个想法,利用强大的声波来搜寻潜伏在深海的敌方潜艇。几十年来,我和我的家族都属于海洋,为水手和士兵们充当眼睛和耳朵。直到1940年代,才有人想知道我是否可以探索一个完全不同的未知领域:人体。一位名叫卡尔·杜西克的奥地利医生是第一个尝试的人。他让我的声波穿过一个人的头部,希望能一窥大脑的究竟。他早期的尝试有些模糊,就像一张雾蒙蒙的照片,但这却是一个革命性的想法。然而,真正的突破发生在1950年代一个以造船业闻名的城市:苏格兰的格拉斯哥。一位才华横溢、富有同情心的产科医生伊恩·唐纳德,对他所照顾的未出生的婴儿了解有限而感到沮丧。他与一位名叫汤姆·布朗的聪明的年轻工程师合作。汤姆精通如何用声波来发现船体金属上微小的隐藏裂缝。唐纳德医生有了一个想法:如果声音能发现钢材的缺陷,它能安全地看到母亲体内的婴儿吗?这是一个大胆的设想。他们找到了一台二手的工业探伤仪并开始进行实验。我记得那些早期的日子,我被对准一块块牛排和各种医学标本。那是很奇怪的工作,但他们意志坚定。他们必须克服许多挑战,改造机器,学习解读屏幕上闪烁的图案。但他们的坚持得到了回报。1958年,他们发表了研究成果,而我,医用超声波扫描仪,也正式诞生了。我终于从寒冷的深海,进入了温暖、充满关怀的医生诊室,准备开始我真正的人生使命。

通往新世界的窗户

我最著名,也是我认为最美妙的工作,是为父母和他们的孩子提供第一次见面的机会。想象一个黑暗、安静的房间。一个涂着清凉凝胶的特殊探头在母亲的肚子上轻轻滑动。我从那个探头出发,以一股无声的能量脉冲,进入一个隐藏的世界。我从微小的手臂和腿、一颗快速跳动的心脏,以及一张完美成形的小脸上反弹回来。当我返回时,我的回声被电脑转换成屏幕上一幅动态的、鲜活的画面。这纯粹是魔法。父母们第一次可以看到他们的宝宝挥动着小手,踢着脚,甚至在吮吸拇指。他们能听到那强劲而有节奏的“呼哧-呼哧”的心跳声,那是一个预示着新生命的声音。在这些时刻,我感到无比自豪,因为我知道我正在分享一个奇迹的一瞥。但我的工作对医生来说也至关重要。那第一张照片告诉了他们很多信息。他们可以检查婴儿是否发育正常,所有器官是否按应有的方式发展,并确保一切安好。这有助于他们为安全、健康的出生做好计划。虽然我喜欢与宝宝们见面,但医院的各个角落都需要我的技能。我帮助心脏病专家观察心脏瓣膜开合的有力舞蹈。我为医生提供肾脏、肝脏和其他器官的清晰视图,帮助他们在不开一刀的情况下发现问题。我甚至可以以令人难以置信的精确度引导外科医生的针头。我是一扇窗户,一位向导,也是一个守护者,所有这一切都无需造成任何痛苦,只利用声音的温柔力量。

不仅仅是一张图画

我的旅程是漫长的。我最初是一台笨重、占据整个房间的机器,被束缚在墙边。但像所有技术一样,我不断成长和改变。如今,我可以小到像一部智能手机,被医生装在口袋里带到偏远的村庄,或在事故现场使用。我的图像变得比唐纳德医生和汤姆·布朗所能想象的还要清晰和细致。我甚至可以创建令人惊叹的三维图像,以难以置信的清晰度展示婴儿的脸庞,以及捕捉他们实时动作的四维视频。我的故事提醒我们,伟大的事物可以来自意想不到的地方。一个源于海难悲剧、受蝙蝠和海豚等自然界航海家启发、为保护船只而发展的想法,最终在保护人类生命中找到了它真正的使命。我证明了,凭借好奇心、创造力和帮助他人的愿望,我们可以将一个简单的回声变成一扇希望之窗。我将继续进化,准备向世界展示新的秘密,因为有时候,最强大、最能改变生活的事物,恰恰是我们既看不见也听不见的。

阅读理解问题

点击查看答案

答案: 超声波技术最初是为了应对像泰坦尼克号沉没这样的海上灾难而被开发出来的,用于探测水下的冰山或潜艇,这被称为声纳。后来,科学家和医生们想到,如果这种技术能“看穿”水,或许也能“看穿”人体。经过像卡尔·杜西克、伊恩·唐纳德和汤姆·布朗等人的努力,他们成功地将用于检测工业材料(如船体)缺陷的设备,改造成可以安全观察人体内部器官和未出生婴儿的医疗工具。

答案: 这个故事的主题是创新往往源于解决问题的需求,以及一个简单的科学原理(如回声定位)如何通过人类的创造力和坚持不懈,从一个领域跨越到另一个领域,最终对人类的生活产生深远而积极的影响。

答案: 伊恩·唐纳德医生作为一名产科医生,他非常希望能有一种安全的方法来了解未出生婴儿的健康状况,这种帮助病人的愿望是他的主要动机。汤姆·布朗工程师则拥有将声波技术应用于工业探伤的专业知识。他们二人合作的动力来自于一个共同的目标:将一项已有的技术进行创新应用,以解决医学上的一个重要难题。

答案: 作者这样比喻是为了用一个孩子们熟悉且有趣的自然现象(回声定位)来解释超声波这个抽象的科学概念。这个比喻生动地说明了超声波的工作原理——发出声音并接收回声来“看见”物体,同时强调了它的“秘密”之处,即人类听不见,这让故事更具神秘感和吸引力。

答案: 这个故事告诉我们,伟大的创新往往来自于跨领域的思考和合作。一个为航海而生的技术,被富有同情心和好奇心的医生和工程师借鉴,最终解决了医学上的难题。它教导我们,要敢于从不同的地方寻找灵感,并且坚持不懈地去尝试,一个看似不相关的想法或许就能带来革命性的突破。