聲音的故事：聆聽世界

№.1 聆聽世界的聲音

20世紀90年代初，在法國屈爾河河畔的二期洞穴群石壁上，發現了一批規模宏大的古代繪畫。距今已有3萬年的歷史。近些年來，考古研究的方向突然轉向，不再研究這些岩洞壁畫，而是開始研究岩洞中的聲音。巴黎大學一名叫埃伊戈的音樂人種學家開始根據蝙蝠的回聲定位方法來研究這些洞穴。他發現，這些岩洞壁畫周圍的回聲效果最強。可以腦補這樣的畫面：一群尼安德特人聚集在這些岩洞壁畫旁邊，舉行某種宗教儀式，他們反覆吟唱咒語，洞穴的回聲增強了他們的聲音，讓他們顯得莊嚴和神聖。如果埃伊戈的理論正確的話，增強並複製人類嗓音的衝動在原始人時期就已經存在了，並終將會為人類一系列的社會變革和技術突破鋪就道路。

№.2 聆聽世界：從勃艮第洞穴中尼安德特人的歌唱 ，到斯科特對著他的聲波記振儀低吟淺唱

記錄人類嗓音的夢想逐漸變為現實，是在兩項關鍵技術發展成熟以後：一項是物理學，在1500年左右，科學家們發現聲音其實一種波，即一種振動傳播的形式，能夠在空氣和水中傳播。第二項技術突破是解剖學，人們開始詳細地繪製出人耳的結構，並且記錄聲波如何穿過外耳道，引發耳膜的震動。19世紀五十年代，一名叫做斯科特的巴黎排字工人，無意中得到了一本解剖學的書，激發了斯科特的奇思妙想：記錄人的聲音，也許可以自動操作，用一種機器把聲波寫下來。1857年3月，斯科特發明了一種記錄聲音的機器，並且申請了專利，這種機器通過一個桶狀的喇叭和羊皮紙做的薄膜來感受聲波的振動，振動傳遞到一支鐵筆，鐵筆將聲波刻在一張紙上。斯科特將他的發明稱之為聲波記振儀，這是歷史上第一台記錄聲音的儀器。

聲波記振儀十分奇特，遠見和短視在其中融為一體，遠見是指，斯科特第一次意識到聲波可以從空氣中抽離出來，並且記錄在某種介質上。而短視是指，聲波記振儀沒有回放聲音的功能，只是在紙上留下了一串波紋。其實，直到愛迪生髮明留聲機，回放功能才第一次真正出現。斯科特認為，他的聲波記振儀其實是把聲音轉換為某種書寫代碼，人們可以根據這些代碼來進行破譯，還原記錄下來的聲音。可以這麼理解，聲波記振儀並不是在發明錄製聲音的設備，而是在發明最好的抄寫設備。在聲波記振儀發明100年後，我們才發明能夠閱讀波形的視覺圖像，並將其轉換成聲音的機器-電腦。奇妙的是，當科學家用電腦將一台1860年生產的聲波記振儀中記錄的聲波圖像轉換成數字波形，並通過電腦揚聲器播放出來的時候，他們聽到了一個男人的聲音：這是斯科特在墳墓里低吟淺唱。但事實證明，聲波記振儀只是一個開端，在斯科特取得專利15年以後，貝爾受到聲波記振儀的啟發，發明了電話。1877年，愛迪生完善斯科特的方案，發明了留聲機。愛迪生預料留聲機可以用來傳輸有聲信件，和朋友交流，而貝爾則料想能夠通過電話來直播樂隊的演出。但事實上，他們都弄反了，人們使用留聲機來聽音樂，使用電話來和朋友相互交流。

聲波記振儀

電話最像郵政系統的一對一服務，是一種十分私密的通信形式，使整個世界聯繫更加緊密。第一條橫跨大西洋連接北美和歐洲的電話線，直到1956年才架設成功，只能允許同時撥打24個電話。全世界最有名的電話被稱之為「紅色電話」，它是連接白宮和克里姆林宮之間的熱線，讓美國和蘇聯兩個超級大國，能夠快速且安全地互通信息。電話開始讓「Hello」成為世界通用語言，讓女性開始進入專家階層。甚至摩天大樓的產生也是因為電話的出現，因為電話解決了信息傳遞的成本，節約了空間，讓人們在摩天大樓狹小的空間里也能進行商業活動。而電話最重要的遺產，是那個極具創造力的非凡組織和創意工場-貝爾實驗室。20世紀幾乎每項技術突破都來源於它，比如收音機，真空管，電視機，激光束，電腦，手機，光纖等等。為什麼這些技術突破都來源於貝爾實驗室呢？得從一部奇特的反壟斷法說起。

1930年到1984年，如果你在美國想要打個電話，你就得用到AT&T公司的網路系統。接近70年來，AT&T公司讓美國的立法者們相信，他們的電話系統是一種自然的壟斷，因為其他的公司根本駕馭不了這樣龐大的系統。經過一番激烈的辯論後，美國司法部和達成妥協：AT&T公司可以維持電話服務的壟斷地位，但AT&T公司旗下貝爾實驗室的任何專利發明都必須以適當價格授權給需要的美國公司，也就是說AT&T公司可以繼續壟斷盈利，但必須與他人分享自己的專利。貝爾實驗室共享專利的現象並不是特例，2014年，特斯拉免費公開電動車和電池技術專利，希望能促進全球電動車和電池產業的發展，這是所有偉大公司的共性。這部反壟斷法真發揮了巨大作用，貝爾實驗室發明的晶體管，電腦，和手機專利被其他公司改進，並大規模生產，讓美國在戰後電子工業上大獲成功。

電話的發明者--貝爾

№.3聆聽世界：從貝爾實驗室綠色大黃蜂的嗡嗡聲，到艾靈頓公爵從棉花俱樂部發送的無線電廣播

貝爾實驗室最終拉開了數字時代的序幕，而這一次同樣開始於人類對記錄聲音的渴望。貝爾實驗室第一個里程碑是貝爾電話機：有史以來第一次，聲音這種物理要素，以電流的形式呈現出來。但電信號並不是絕對可靠，它們通過銅線遠距離傳輸時很容易發生衰減，損失信號，以及產生雜訊。擴音器就是用來解決這些問題的，它能夠提高信號傳輸的強度，但擴音器也並不是萬能的。因此，需要有一種純粹的信號來替代電信號，能夠完美再現人類的聲音，這一目的的實現，要從二戰期間加密通話技術的產生開始講起。二戰期間，為了傳遞盟軍情報，數學家圖靈和貝爾實驗室的克拉克合作研發出了一種代號為SIGSALY的通信線路，傳輸的數字信號在人耳聽起來就像是黃蜂發出的嗡嗡聲，因此該通信線路又叫做「綠色大黃蜂」。這種通訊線路能將語言的聲波轉化為數學公式，它每秒取樣20000次，捕捉瞬時聲波的振幅和頻率，並記錄下來，然後將這些數據，以0和1的二進位語言進行編碼後進行傳輸。與傳統的模擬信號相比，「綠色大黃蜂」的加密有效得多，確保了盟軍的情報不會被納粹破譯。SIGSALY的通信線路具有劃時代的意義，它第一次告訴我們：我們的體驗可以被數字化處理和傳輸，並具有極高的保真度。SIGSALY的通信線路的數字化處理拉開了數字時代的帷幕，讓流媒體開始興起，傳統電視網路開始衰落。

「綠色大黃蜂」之所以能夠連通大西洋兩岸，貝爾實驗室協助改進的另一項通信技術-無線電起到了關鍵作用。第一次無線電傳輸是由馬可尼和其他幾個發明家在19世紀末發明的，只能用於傳輸摩爾斯電碼。發明家德弗雷斯特改進了無線電傳輸裝置，他發現氣體可以用來增強無線電接收信號，讓無線電不僅僅能傳輸摩爾斯電碼，而且還能傳送人類嗓音和音樂。經過反覆實驗，最終他選定了一種氣體包裹的電極，他稱之為"真空三極體"。這種三極體性能足夠強大，能讓無線電傳輸能被理解的信號。1910年1月13日，富有浪漫氣質的發明家德弗雷斯特開始第一次用無線電直播紐約大都會演出的歌劇《托斯卡》，但信號強度非常糟糕，人們只能聽到斷斷續續的歌劇和嗡嗡聲。人們開始嘲笑德弗雷斯特，甚至指控他詐騙。因為需要錢來支付官司費用，德福雷斯特將三極體專利以低廉的價格賣給了AT&T公司。貝爾實驗室開始研究三極體，他們發現德弗雷斯特的部分發現是錯誤的，實際上，氣體並沒有增強無線電信號，而是降低了信號接收效果。接下來的10年，貝爾實驗室的工程師們改進了三極體的設計，將裝有電極的燈泡中的氣體全部抽掉，形成真空，真空管由此誕生。真空管是電子行業首次偉大的技術突破，它能增強電信號，在電視，電腦，雷達，電話中都得到了應用，人們可以用裝有真空管的無線電傳輸音樂了，德弗雷斯特的夢想終於實現了。

無線電電台

№.4 聆聽世界：從朋克音效到軍事和醫用設備發出的探索聲吶

20世紀20年代初，以無線電為基礎的廣播模式開始發展起來。出乎意料的事情發生了，在美國，無線電使爵士樂開始風靡全國，形成了第一波文化變革的浪潮，讓一些昔日的地下藝術家，如艾靈頓公爵，一夜之間成為家喻戶曉的明星。無線電和爵士樂的結合，有史以來第一次讓黑人文化在美國白人中流行起來。無線電就像互聯網一樣，不分階級種族，讓所有人都有享受音樂的權力。受到無線電和爵士樂的啟蒙和鼓舞，美國民權運動應運而生，極大地激發了美國黑人追求自由和平等的渴望，衝擊了種族隔離政策。真空管應用於製作無線電廣播後不久，開始用來製作擴音設備-電子管擴音器。電子管擴音器的出現有史以來第一次讓人們的聲音得到放大，能夠在大量人群面前演講或唱歌。擴音設備產生一種全新的政治活動-政治家面對數量巨大的群眾進行演講。希特勒就曾經在紐倫堡集會上面對10萬追隨者發表演講，直到今天，美國大選獲勝的總統候選人都要面對全國觀眾進行競選獲勝演講，其政治作用可見一斑。同樣，電子管擴音設備讓大規模演唱會成為可能，不僅使音樂更加響亮，也使它更加嘈雜。20世紀50年代開始，使用電子管放大器的吉他演奏者發現，當音量開到最大時，一種雜訊蓋過了吉他聲。一小部分音樂家發現了雜訊的音樂性，20世紀60年代，搖滾樂隊開始往歌曲中添加模糊音軌，雜訊藝術開始流行起來，成為60年代的標誌性聲音。音樂的創新竟然來自於雜訊，將真空管擴音設備的故障，變成了另一種形式的音樂，確實令人嘆為觀止！

搖滾樂手演奏現場

從斯科特的聲波記振儀，到搖滾歌曲中的模糊音軌，聲音技術一直致力於記錄人類的嗓音和擴大聲音的強度，但一個世紀前，人類開始意識到聲音還能幫助我們"看到東西"。1901年，波士頓的一家名叫"水下信號"公司開始研製一種"水聽器"，能夠接收水下警鈴發出的警報，用來給船隻預警。1912年，水下信號公司請求無線電技術先驅費森登改進水聽器系統，消除背景雜訊。費森登敏銳地意識到水聽器系統可以用於傳送摩爾斯電碼，同時還能監聽聲音碰到水下物體反彈回來的回聲。他改進了震動設備的頻率，從而過濾了背景雜訊，同時，讓水聽器既能發送，又能接收水下電報，這是世界上第一台實用聲吶設備。費森登發明聲吶設備後不久，正值第一次世界大戰爆發，費森登開始試圖說服英國皇家海軍使用他的聲吶，但他們對這個神奇的設備將信將疑。直到第二次世界大戰，聲吶設備才成為海戰中的標配，成為二戰中最有價值的防禦性武器，用於探測德國潛艇。20世紀後半葉，聲吶回聲定位系統的運用，不僅僅局限在軍事領域，在其他領域也得到了廣泛應用。漁夫用聲吶設備來探測捕魚量，科學家用來探索海底世界，考古學家則用來定位沉船的位置。但聲吶最具革命性的應用是在醫學領域。超聲波設備徹底改變了醫學檢測和產前保健。其中最為人熟知的應用領域是用來檢測胎兒性別。中國農村存在著"重男輕女"，"養兒防老"的封建思想，20世紀80年代，很多人不顧政府禁令，開始使用超聲波設備選擇胎兒性別，導致幾百萬胎兒被打掉，讓中國男女比例嚴重失衡。由此可見技術進步的黑暗面，技術雖然沒有好壞之分，但技術的使用者卻有道德優劣。

聲音的故事從遠古宗教儀式的回聲開端，發展到潛艇中應用的聲吶武器和可用來醫學檢測的超聲波設備，也還將繼續發展下去，不知會繼續帶給我們怎樣的驚喜。