军事技术论文
摘 要： 次声波是一种频率变化范围在10-4 Hz～20 Hz之间的声波，它具有穿透力强、传输距离远以及不易被吸收的特点，以此制造的次声波武器伤人但不毁物。近年来，随着高新技术的不断发展，次声波武器在心理战领域得到了广泛应用。本文首先对次声波技术及次声波武器的概念进行了简要介绍；其次，研究了次声波的生物学效应，分析了次声波频率、声压强度以及作用时间与生物学效应的关系，发现三种次声波的作用参数与生物学效应之间的关系虽然错综复杂，但也有一定规律可循；最后，提出了次声波武器在心理战的三个潜在应用前景，即利用次声波穿透力强的特点发展对掩体人员作战的心理战装备、利用次声波的生物学效应发展反恐作战的心理战装备以及利用次声波的生理致伤机理发展心理战防护装备。
关键词 : 次声波,生物学效应:心理战，
Abstract： An infrasound is a sound wave with a range of frequency of 10-4 to 20 Hz. It has the characteristics of strong penetration, a long transmission distance, and resistance to absorption. Infrasonic weapons manufactured using such waves can injure people without destroying objects. With recent technological developments, important applications of infrasonic weapons have been developed in the context of psychological warfare. This paper first provides an overview of infrasonic wave technology, including the concepts of the infrasonic wave and the infrasonic weapon. It then summarizes the biological effects of infrasound waves, and discusses the relationship among the frequency of the infrasound, the intensity of sound pressure, and its biological effects. The relationship among the three action parameters of infrasound and their biological effects is intricate but certain regularities can be found. Following this, prospects for the application of infrasonic weapons to psychological warfare are discussed from three perspectives: using the strong penetration of infrasound to develop psychological weapons for bunker personnel, using the biological effects of infrasonic waves to develop psychological weapons for counter-terrorism operations, and developing weapons of psychological warfare using infrasonic waves to cause physiological injuries.
Keyword： infrasound; biological effect; psychological warfare;
1、 引言
随着人类社会进入信息时代，现代心理战也迈进了前所未有的发展阶段。次声波也称次声或者亚声波，频率变化范围为10-4 Hz～20 Hz。次声波是由物质或其他物体机械振动所产生的，能够穿过固体、气体和液体等各种物质在周围的环境中产生稀疏或密集的交变波。地震、台风和海浪的拍击等自然因素，以及核爆炸，火箭发射和超音速运载飞机的飞行等人为因素都能够产生次声波。火箭发射时甚至能够产生高达100 d B的次声波并传播至数十千米外。次声波的主要特点有穿透能力强、不易被吸收以及传输距离较长。
人们对次声波的研究始于20世纪60年代，经过近60年的发展，这门尖端科学技术已经在武器、监察、工业和医疗等多个领域取得了广泛应用。次声波技术是研究不同媒介中次声波的产生、传播、接收和效应的技术。法国科学家加夫罗在1966年首先开始研究将这种低频声能应用于生物效应[1]。各国专家于1972年在法国巴黎召开的全球噪音专业会议上，首次正式定义了次声波，并讨论了次声波的相关技术解决方案。自那时起，各国都开始着手研究次声波技术。我国自20世纪70年代中期起开始进行与次声波技术相关的应用与研究[2]。目前，各国科技人员对次声波技术的研究可归纳为以下几个方向：次声波检测技术、次声波生成技术（研究次声波对人体影响）、次声波生物效应技术（研究次声波对人体各器官影响）以及次声波接收技术（可用于监测定位）[3]。
采用次声波技术制造出的次声波武器可以对人体产生非致命损伤，但对建筑物和武器装备等则几乎不产生任何破坏作用。与其他传统武器相比，次声波武器不仅隐蔽性极强、传播速度极快、传播距离极远，穿透能力也十分强大，能够在不污染自然环境和不破坏设施的前提下对敌方造成伤害，已成为新概念武器库的重要成员[4]。自20世纪60年代以来，美国、俄罗斯等国一直在大力研究次声波武器[5]。目前在研的次声波武器按发射频率和损伤部位不同可分为“神经型”与“器官型”两种。“神经型”次声波武器能够发出频率约5 Hz的次声波刺激人脑，由于这种次声波的频率接近人脑“阿尔法心律”，可与人脑产生共振，对人的意识、神经以及心理产生一定影响。轻者感觉不适，出现专注力下降、情绪沮丧以及头晕、恶心等症状，重者可出现神经障碍、疯狂、昏厥乃至丧失战斗能力等症状。“器官型”次声波武器产生的次声频率与人体部分器官自身的振动频率（4 Hz～8 Hz）接近，能够与这些器官产生强烈的共振，令人发抖和呼吸困难，严重时可能导致人体内血管破裂，内部器官出现不可逆的损伤，甚至在短时间内死亡。
目前，国内针对次声波装置的研究可概括为三个方向[6]：一是次声波定向传播；二是运用大功率装置来进行次声波发射；三是次声波的致伤机理与治疗。随着人类社会进入信息时代，现代心理战也迈进了全新的发展阶段。
2、 次声波的生物学效应
次声波对机体造成损伤的作用机制主要是利用共振原理。人体部分核心部位与器官的固有频率为：头部8 Hz～12 Hz、胸部4 Hz～6 Hz、腹部6 Hz～9 Hz、盆骨6 Hz以及心脏5 Hz[7]。有研究发现，次声波会引起人体内部器官的共振性振动，从而刺激人体的本体感受器并传递到中枢神经系统，引起人体某些生理性变化。次声波所产生的机械能还可以转化为热能、生化能和生物电能，引起组织细胞在分子水平上的变化[8]。目前有关次声波对心理健康和认知过程影响的研究较少，但由于次声波的神经调节效应主要发生在大脑右侧颞上回、前扣带回和右侧杏仁核区域，有研究表明，次声波可以改变涉及听觉或情绪处理和自动控制的特定大脑区域的神经活动。此外，学界目前对人体暴露在次声波中的健康后果仍有争议，有证据表明次声波对生物体有致病性影响，但也有其他证据表明，次声波对工作记忆有良好的认知效应[9]。次声波的生物学作用不仅与生物体的不同组织结构紧密相关，也与各种作用参数有关，例如次声波的振动频率高低、声压的强度大小以及作用于目标物的时间和次数等。
2.1、 次声波频率与生物学效应
次声波频率是影响次声波效果的最主要因素。部分学者观察到次声波对心脏、肝脏和其它组织标本的体外作用，发现人体在实验初期对次声波的频率和持续时间非常敏感，对次声波声压强度不敏感。当次声波的频率为2 Hz时，红细胞膜的通透性和酶活性的变化程度受到了声压强度的制约；当8 Hz和16 Hz的次声波作用时，变化程度则很少受声压强度的制约。观察次声波作用对红细胞膜通透性和ATP活性变化的影响可以得出，16 Hz时的次声波损伤作用最大，8 Hz时也有较大损伤作用，4 Hz损伤作用较弱，2 Hz损伤作用最小[10]。实验研究初步证明，人体对4 Hz～8 Hz的次声波最为敏感，即使非常微小强度的次声波都可能严重干扰人的神经系统，导致大脑活动受阻，影响人体健康。另有试验研究表明，接近人听力阈值（12 Hz）的次声波能够诱导人体发生生理反应，刺激参与听觉处理以及情绪和自主控制的大脑区域，即在接近12 Hz次声波的作用下，右侧颞上回靠近初级听觉皮质、扣带回前部和右侧杏仁核的局部连接性更强。专家们由此得出结论，即次声波可能改变神经组织的生理学和联通性，以此对人的情绪和记忆等产生影响[9]。
2.2、 声压强度与生物学效应
次声波声压强度是次声波作用效应的关键因素。高强度次声波对于人体的健康危害极大。过去，人们认为人耳膜可以承受20～80 d B的声波。声压强度一旦超过此限制，将会对人的听力造成损害。经过多年研究，国内外科学家已经达成共识，即次声波声压强度约为140 d B时，即使作用时间再短，也可能伤害到人体器官。有研究表明，115 d B的次声波可对小鼠心情产生显着影响[11]；声压强度增大到150 d B及以上时，会使人体器官发生不可逆转的损伤，并极有可能致人死亡[12]。因此，科学家将150 d B的声压强度定义为人体所能承受次声波的最大极限，而强度低于90 d B的次声波，即低声压级次声波，不仅不会对生物体造成损伤，反而具有保护大脑以及促进神经再生的作用[13]。南方医科大学毕迎立等就应用次声波治疗脑外伤进行了一系列研究，发现了次声波提高骨髓间充质干细胞增殖活性和抑制其凋亡的机制[14]；陈翠银探讨及明确了低声压次声波具有改善血管性痴呆大鼠的认知障碍的作用及其机制[15]。
2.3、 作用时间与生物学效应
次声波的作用时间与生物学效应的关系受频率和声压影响显着。15名20～25岁的健康男青年在被频率为10 Hz、强度为136 d B的次声波作用15分钟后，普遍出现头痛、口干、吞咽困难、手心潮湿和极度疲劳等症状，耳鼓膜及部分内脏也出现明显的震感。次声波停止作用后10～30分钟，上述不适症状基本消失，但疲劳感仍然存在。次声波测听结果显示，次声波暴露达到第10分钟后，被测人员低频和中频部分的听阈平均降低10～15 d B。次声波作用结束后即刻检查被测人员听力，结果显示，高频听阈基本正常，低频和中频听阈仅部分恢复（平均恢复5～7 d B），心率平均增加11次/分钟，动脉高压无明显变化，低压平均升高1.2±0.27 k Pa，半小时后恢复到原来的水平[16]。
次声波作用参数与生物效应之间的关系错综复杂。在一定的声压强度范围内，频率决定了不同的生物学效应。但当次声波声压强度超过90 d B时，这种效应常常被严重的损伤效果所掩盖。此外，由于人和动物不同器官的组织结构相差较大，次声波共振的频率也不相同，可能在一定程度上影响次声波的参数和作用关系。
3、 次声波技术在心理战中的应用前景
由于次声波频率接近于人体器官的固有频率（3 Hz～18 Hz），当频率与人脑固有频率接近的次声波作用于人体时，会造成人体器官共振，从而刺激大脑，并在一定程度上影响人的心理和意识，降低人的抵抗力和战斗力。因此，应充分重视次声波技术在心理战的实际应用。
3.1、 利用次声波穿透力强的特点，发展对掩体人员作战的心理战装备
人们可利用次声波穿透力强的特点制作次声波武器，攻击坦克等装备和掩体里的作战人员。战场的复杂性催生了作战技术的变革，山地的地形特点使得防御方很容易在密林中隐藏，更易于发挥战斗小组和狙击手的作用。由于战场上的传播介质基本不吸收低频声波，次声波作为低频声波的一种，能够轻松穿透穿透15 cm厚的混凝土墙以及坦克的钢制装甲，对躲在掩体或装备里的作战人员进行心理战攻击。1989年，美国军队在入侵巴拿马之后，为了俘虏躲藏在梵蒂冈大使馆内的巴拿马总统诺列加，使用了当时较为先进的次声波武器，令藏身于大使馆地下室内的诺列加感到血压升高、头晕、呕吐不止并全身不适，被迫走出藏身之处[17]。1995年底美军在介入波斯尼亚内战时，秘密对波斯尼亚塞族驻守的阵地进行了多次非致命性次声波攻击，令塞族阵地在短短几秒钟之内就进入了混乱状态[18]。目前，一家名为“美国技术”的高科技公司已经研发出了一种能够发射“声波子弹”的新型次声波武器，它能够发出140 d B的噪声，使人瞬间剧烈头痛并失去反抗能力。强烈的次声波还能够在不对飞机本身结构造成任何损伤的情况下，使劫机者在一定时间内无法采取任何行动[19]。
3.2、 利用次声波的生物学效应，发展反恐作战的心理战装备
基于次声波的生物学效应，次声波武器可在心理作战和反恐作战领域发挥重要作用。第二次世界大战期间，交战双方都希望利用这种无形的次声波达成制胜效果。德国人计划向英国空投有着名音乐家签名的黑胶唱片，这些唱片中添加了次声波的录音，能够令听众神志不清甚至精神失常，从而在英国城市引起骚乱。苏联也将次声波技术应用于战场，他们的攻击机在德国阵地上空持续超低空飞行，并发出人体难以忍受的高强度次声波来影响德军官兵的心理状态[6]。在反恐作战中，针对无法控制的恐怖分子集中骚乱，可使用次声波夺其心志，使其无法行动。对于即将发生的自杀性爆炸事件，理想的办法是使犯罪分子瞬间失能，无法实施爆炸。从目前世界各国使用的次声波手段来看，针对反恐打击，有效击毙或使用失能剂等方法均存在一定的危险，使用次声波武器则是最好的解决办法。它能够使犯罪分子在不知不觉中丧失犯罪的能力，快速解决危机。美国警察早在19世纪70年代就开发了一种可以控制暴动人群的“次声波枪”，这种武器能使人们变得“僵硬”，失去战斗力[5]。1988年，特警人员在蒙大拿州利用次声波武器成功制服了一批威胁要引爆建筑物的宗教狂热分子[6]。近年来，美国陆军阿姆斯特朗实验室和美国空军研究实验室联合研制了一种采用高能激光放大器驱动的特制扬声器，这种武器通过发射大功率次声波来实现软杀伤，在现代反恐作战中拥有广阔的应用前景。截至目前，国外研发的神经型次声波武器和器官型次声武器均没有完整的次声波传输特性数据作为依据，只是在感官上对次声波的危害进行定性说明[20]。
3.3、 利用次声波生理致伤机理，发展心理战防护装备
次声波武器威力极大，因此在研发、使用过程中既要避免次声波对我方人员的伤害，也要预防敌方次声波武器产生的危害。目前主流的防护措施有物理防护、个人防护和医疗防护三种。
物理防护与噪声保护措施相类似，运用物理防护来减少次声波的伤害主要有两种途径：一是从声源上，尤其是从人工声源上减少次声波的产生；二是在传播途径上降低次声波声能。考虑到直接从声源方面减少敌方的次声波武器发声难度较大，目前的主流做法是在传播过程中降低次声武器的危害，控制传播方式则运用吸收次声波、隔断次声波、降低次声波以及共振等方法。目前物理防护面临的主要问题是缺乏相关材料，虽然许多材料对中、高频噪声具有非常好的防护性能，但能够有效防护次声波和低频噪声的材料则较缺乏。近年来，该领域已经取得明显进展，例如，某型表面吸声体的吸声系数理论上可以达到50%，如将硬壁全反射表面放置在与表面吸声体平行的一定距离处，能够形成一个共振吸收系统，大大增强系统的吸收能力[21]。此外，运用丁苯橡胶的阻尼材料也能够解决某些材料过于依赖频率和温度方面的缺陷，尤其是对于一些穿透力非常强的低频噪声，这种材料具有十分明显的衰减和隔音效果。而针对低频次声波，原位共振材料则能够起到非常好的隔音和吸声效果。这种材料的特殊之处在于它能在一定频率变化范围内拥有负弹性常数，打破了传统物理学中“声波传播密度定律”的限制，能够在一定可调音频范围内对声波进行全反射。
次声场的个人保护是避免人们遭受次声波伤害的首要前提，也是目前次声波防护的重中之重。由于次声波的穿透能力非常强，普通的耳罩无法有效保护人体的耳朵[22]，某中国研究小组设计开发的“防次声波耳塞”可以有效减少次声波对人类身体的伤害。也有学者提出可以使用较高强度的音乐来“掩盖”次声波，以此减轻次声波引起的症状[23]。
人体本身的代偿功能可以极大消除次声波对人体的伤害，因此，提高人身体的抵抗力和适应强度能够尽最大可能降低次声波带来的不利影响。近年来，有研究成果指出，动物在服用咪唑衍生物这类复合抗氧化剂的条件下，暴露于次声波后，大脑各部位的血管反应显着降低。咪唑衍生物的组合使用不仅具有直接的抗氧化作用，还可以激活内源性抗氧化系统，从而减少次声波对机体的损害作用[24]。此外，也有一些国外学者在中、高频噪声防护的研究中采用了噪声适应法，即先给人体发出还不足以引起身体伤害的噪声，然后再给予能够伤害身体的高噪声，发现经过低噪声刺激后的机体的损坏程度，要比事先没有经历低噪声的人轻得多[23]。该结果表明，在未来的次声波防护研究中，可以在暴露于高强度次声波之前进行预刺激（强度不足以对身体造成损害），以减轻高强度次声波带来的损伤效应。
4、 结语
现代战争条件下，各国越来越重视“心理战”的运用。心理战必将成为军事战略中最重要的手段，次声波武器的出现也大大丰富了非致命武器家族。尽管由于技术原因和伦理问题的限制，目前对次声波武器的研究还存在很多短板，现有的次声波武器要成为有效的实用型武器还有很长的路要走。但可以相信，随着未来次声波技术的成熟和完善，次声波技术将会在心理战领域发挥着更加重要的作用，次声波武器也必将会成为新世纪战场上的新宠利器，为未来军事心理战的实施开辟更加广阔的空间。
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