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北京天坛是著名的明代建筑。其中皇穹宇建于明嘉靖九年（1530年），原名泰神殿，1535年改为今名。天坛的部分建筑具有较高的声学效果，使这一不寻常的“祭天”的场所更增添了神秘的色彩。
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天坛建筑物中最具声学效应的是：回音壁、三音石和圜丘。
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回音壁是环护皇穹宇（安放祭天牌位的所在）的一道圆形围墙，高约6米，圆半径约32.5米。内有三座建筑物，其中之一是圆形的皇穹宇，位在北面正中，它与围墙最接近的地方只有2.5米。回音壁只开一个门，正对皇穹宇。整个墙壁都砌得十分整齐、光滑，是一个良好的声音反射体。如有甲、乙二人相距较远，甲贴近围墙，面向墙壁小声讲话，乙靠近墙壁可以听得很清楚，声音就像从乙的附近传来的。只要甲发出的声音与甲点的切线所成的角度小于22°时，声音就都分布在近墙面的一条不超过2.5米宽的圆环内。所以甲越贴近墙壁讲话，乙听到的声音越清楚。之所以要求与切线所成的角度要小于22°，是因为有皇穹宇的存在，如果大于22°时，声音就要碰到皇穹宇反射到别处去，乙就听不到。
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在皇穹宇台阶下向南铺有一条白石路直到围墙门口。从台阶下向南数第三块白石正当围墙中心，传说在这块白石上拍一下掌，可以听到三响，所以这块位于中心的白石就叫三音石。事实上，情况不完全是这样。在三音石上拍一下掌，可以听到不止三响，而是五、六响。而且三音石附近也有同样的效应，只是模糊一些。这是因为从三音石发出的声音，等距离地传播到围墙，被围墙同时反射回中心，所以听到了回声。回声又传播出去再反射回来，于是听到第二次回声。如此反复下去，可以听到不止三次回声，直至声能在传播和反射过程中逐渐被墙壁和空气吸收，声强减弱而听不见。如果拍掌的人在三音石附近，从那里发出的声音，传播到围墙，不能都反射到拍掌人的耳朵附近来，因此听到的回音就比较模糊。
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图8－14 天坛回音壁声音反射示意图
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圜丘是明、清两代皇帝祭天的地方。它是一座用青石建筑的三层圆形高台。高台每层周围都有石栏杆。在栏杆正对东、西、南、北方位处铺设石阶梯。最高层离地面约5米。半径约11.4米。高台面铺的是非常光滑、反射性能良好的青石，而且圆心处略高于四周，成一微有倾斜的台面。人若站在高台中心说话，自己听到的声音就比平时听到的要响亮得多，并且感到声音好像是从地下传来的。这是因为人发出的声音碰到栏杆的下半部时，立即反射至倾斜的青石台面，再反射到入耳附近的缘故。
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图8－15 天坛圜丘声音反射示意图
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中国科学技术史稿（修订版） [:1701078214]
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九 传染病学和外科的成就
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温病学说的创立
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温病学说是我国古代人民长期与各种传染性热性疾病作斗争的经验总结。明代以前，医学家对于治疗传染性和非传染性热病的认识，实际上都没有超越《伤寒论》的范围，内容比较简单，也不够系统，治疗效果有一定的局限性，不能满足实际需要。
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明清两代许多医药学家在临床实践中，深入研究传染病等热性病发病原因、特点和医治的方法。他们不满足伤寒六经辨证论治的方法，一些医家在继承前人经验的基础上，提出了新的理论、新的疗法和预防措施，写出了不少专门著作，形成了温病学说，总结出卫、气、营、血及三焦辨证论治的医疗理论，从而进一步丰富和发展了中国医学体系。
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明洪武元年（1368年），王履（江苏昆山人，字安道）著《医经溯洄集》，从病理学上明确指出温病与伤寒不同，不得“混称伤寒”，从而开始突破《伤寒论》的樊篱，开拓了认识传染病的新道路。
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崇祯十四年（1641年），吴有性（1592—1672，江苏吴县人，字又可）亲自见到疫病在山东、江苏和浙江等省猖獗流行，“或至阖门传染”，不少医家“误以伤寒法治之”，“枉死者不可胜记”。他深感许多患者“不死于病，乃死于医”的沉痛教训，决心通过观察研究，对温病的病因、传染途径以及平日用过的验方等详加记述，从而写成《温疫论》2卷，补遗1卷，为温病学说的形成奠定了基础。
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吴有性是一位反对因循守旧，富有革新思想的医学家。他在《温疫论》自序中正确指出：“仲景虽有伤寒论，然其法……盖为外感风寒而设，……与温疫自是迥别。”对于传染病的病因，他说：“非风非寒，非暑非湿，乃天地间别有一种异气所感。”对于所谓“异气”，他又称为“戾气”或“杂气”。他认为“戾气”的种类很多，只有某一种特定的“戾气”，才能诱发为某一种特定的疾病。他还进一步肯定“戾气”又是疔疮、痈疽、丹毒、发斑、痘疹之类外科和儿科病症的病因。这种把传染病的病因和外科、小儿科传染病感染疾患的病因，都看成是由于“戾气”引起的，对于外科、小儿科疾患感染的防治，具有重要的理论和实践意义。此外，他关于“戾气”是“从口鼻而入”的见解，有着很高的科学价值。他在指出传染病病因戾气的特异性时，强调能使鸡瘟而鸭不瘟，能使鸭瘟而猪不瘟，能使猪瘟而人不瘟来说明“戾气”的多样性。在对于传染病的治疗方面，吴有性非常重视针对发病的原因而进行医治，他说：“因邪而发热，但能治其邪，不治其热而热自己。夫邪之于热，犹形影相依，形亡而影未有独存者。”他还希望终有一日，能发明治疗各种病患的特效药物，“一病只须一药之到，而病自已，不烦君臣佐使、品味加减之劳”，这种医学思想是很可宝贵的。吴有性关于“戾气”的论述，在17世纪下半叶荷兰的列文虎克（Antony Van Leeuwenhock，1632—1723）用显微镜首次发现细菌之前，是值得称赞的、有价值的见解。
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清代中叶，温病学说又有了新的发展。著名医学家叶桂、吴瑭和王士雄等在这方面作出了贡献。
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叶桂（1667—1746），字天士，江苏苏州人，被认为是温病学派的创始人，著有《温热论》。他的贡献主要是从理论上概括了外感温病的发病途径和传播，提出“温邪上受，首先犯肺，逆传心包”的说法；并且根据温病病变由浅入深的发展过程，分为卫、气、营、血四个阶段，以便更好地辨证论治。对于温病的诊断，他进一步发展了察舌、验齿、辨别斑疹和白痞的方法。
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吴瑭（1758—1836，字鞠通，江苏淮阴人）和王士雄（1808—1867，字孟英，浙江海宁人），系统地总结了前人的成就，分别著有《温病条辨》（1798年）和《温热经纬》（1852年），使温病学说达到成熟阶段，在我国医学发展史上占有重要地位。这样，我国医学在与传染病作斗争的过程中，形成了学术思想对立的伤寒和温病两个学派并驾齐驱的局面。
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人痘接种法的发明
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天花这种传染病，大约是在汉代的时候由战争的俘虏传入我国，所以又叫“虏疮”。古代医书中的“豆疮”、“天行斑疮”、“登豆疮”和“疱疮”等都是天花的别名。明代以前，对于这种病一直没有有效的防治方法。关于天花的流行，葛洪的《肘后方》已有记载，唐宋的记载更多。自宋以后，已有人不满足于效果不太确实的消极治疗，开始探索预防天花的方法。我国种痘术发明于何时，现尚未有定论，但据确信的记载，至迟在16世纪中叶，人痘接种术即已发明。人痘接种术的发明，是早期免疫学的重大成就，为天花的预防开辟了一条行之有效的途径，在世界医学史上占有重要的地位。
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清代俞茂鲲在《痘科金镜赋集解》（1737年）中记载说：“闻种痘法起于明朝隆庆年间（1567—1572）宁国府太平县（今安徽省太平县）……由此蔓延天下。”至于具体的方法，在张璐的《医通》（1695年）中记有痘衣、痘浆、旱苗等法，并指出种痘法的推广是“始自江右，达于燕齐，近者遍行南北”。这些说明在种痘法发明之后，即受到重视，得到推广，种痘法也有了发展。
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古代的痘衣法是把天花患者的衬衣，留给被接种的人穿用，使受感染。痘浆法是用蘸有疮浆的棉花塞入被接种人的鼻孔里，使受感染。旱苗法是将光圆红润的痘痂阴干研细，用小管吹入被接种的儿童的鼻孔里。也有先用水把研成粉末状的痘痂调匀后，再用棉花蘸了塞入被接种者的鼻孔里，称为水苗法。那些被接种的人，多数是儿童。旱苗法和水苗法都是用痘痂作为痘苗，虽然方法上比痘衣法和痘浆法有所改进，但仍旧是用人工方法感染天花，还有一定的危险性。
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