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声音简史——从宇宙大爆炸到电话的发明

发布日期:2016-05-17 16:29来源:蚌埠市科学技术协会 阅读次数:
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声音简史——从宇宙大爆炸到电话的发明

 

有时我们会感到这个世界非常吵,从天上划过的飞机到身边嗡嗡作响的手机,这些都是噪音的来源。但并不总是这样,声音也是从无到有。

声音不总是通过空气传播;动物和人类也不总是存在来制造声音;在地下室、在工作室、在地铁上,记录声音的技术也不是一直存在。声音有它的历史,从第一声存在,到第一次被动物听到,再到被人类第一次记录。

第一声:宇宙大爆炸

原初的第一个声音当然来自宇宙大爆炸( Big Bang.),令人惊奇的是,这一声并没有那么响。

约翰克莱默(John Cramer),美国华盛顿大学(the University of Washington)的研究者,在两颗卫星收集的数据的基础上创建了两个声音,它们听起来可能是宇宙大爆炸的声音。

在大爆炸后的第一个100到70万年之间,宇宙间的空气密度远远大于地球上的,这意味着声波可以穿越宇宙空间(声音的传播需要空气的说法是错的,一个中等密度的媒介就可以给声音的传播创造条件)。当时人类已经产生,但因为声音的频率太低,我们不能捕捉到它。Cramer于是想方设法提高了声音的频率,使它在人耳能听见的范围内。

在2001年,Cramer为《Analog Science Fiction and Fact》写了一个专栏,叫《BOOMERanG and the Sound of the Big Bang》。在文中,他谈到了一个关于当时宇宙微波背景的温度记录的实验,温度辐射是由宇宙大爆炸遗留下来的。在文中,他称这些数据为“宇宙大爆炸的声音(sound of the Big Bang)”。

在2003年,Cramer收到了一封邮件,邮件来自一个11小孩的妈妈,这位妈妈称他的孩子正在做了一个关于宇宙大爆炸的项目。她的孩子读了Cramer的专栏,并且想知道是否真的有“宇宙大爆炸的声音”的录音,如果有,他想放给他的同学们听。

这给了Cramer灵感,“合成大爆炸的声音的想法使我着迷”,Cramer在他的网站上写到,“这个想法在我的脑子里转了好几天,我越来越渴望听到宇宙大爆炸的声音,它到底是什么样的?”

他做到了。用了NASA的一颗叫卫星 WMAP的数据,他利用一些软件,把这些数据转化成了一个文件,并为它们插入了频谱。“当我第一次运行这个程序时,声音在我办公室响起,我的两只舍德兰牧羊犬,Alex and Lance,躁动叫起来,并窜到了房间里,”Cramer写到。

在2013年,Cramer用新的数据重新制作了一个声音文件,这次的数据来自欧洲太空局(European Space Agency)的普朗克任务( Planck Mission)。

在宇宙大爆炸之前不存在空间,这似乎可以很确切的说这是是宇宙的初声。但是第一次听到的声音是什么?为了弄清楚这点,我们需要找出哪些生物能够在最初听到声音。

一旦人类了解怎样去记录声音,他们就想要去分享它

第一个能听见声音的生物可能是硬骨鱼类,它们大约4亿年前出现在地球上。这类鱼进化出了一种技能,能够通过调节一个器官感知震动,这个器官被称为“平衡迷路(balance labyrinth)”,它们用来在水中保持平衡。在演化的过程中,这个迷路变得越来越复杂,发展称为曲线状,最后有了耳蜗的特性。

所以这些鱼听到的是什么?这些早期的迷路器官能够辨别出怎样的声音?大多数的振动通过在水中或在泥泞的河床中的传播穿过它们的身体。当它们被水环绕时,这套系统运作良好,但随着它们离开水,在空气中形成的声波没有足够的能量传播到这些器官上,它们的身体也不能随之摆动。直到三叠纪(the Triassic period),鼓膜才出现,这让生物更容易听到通过空气传播的声音。

让时间快进,进入人类出现的时代。我们作为一个物种,记录的第一个声音是通过叫声波记振仪(phonautograph)的设备。声波记振仪在1857年被一个叫斯科特(édouard-Léon Scott de Martinville)的法国人发明的。声波记振仪把声波绘在纸上或玻璃上。第一个记录下来的声音来自1860年,仍然保存着。它是一曲法国民谣叫做《金月光曲》(《Au Clair de la Lune》)”。

一旦人类了解怎样去记录声音,他们就想要去分享它。在1875年,亚历山大·格拉汉姆·贝尔Alexander Graham Bell在两个接收器之间传送了第一个振动声。第一次无线电广播、语音传输在1900年12月23到来。费森登(Reginald Aubrey Fessenden)在华盛顿特区(Washington, D.C.)的波托马克河( Potomac River)上,两个15米塔之间成功地传播自己的声音。

第一声电话铃在1973年4月3日响起,马丁库帕(Martin Cooper)在这一历史性时刻,给他的竞争对手乔尔恩格斯(Joel Engel)打了电话。他们俩在研究电话技术方面是竞争对手。

人们制造和记录了很多噪音,以至于现在,人们已经对成为第一个发出、捕获声音的企图失去了兴趣,而对寻找地球上最后一块没有噪音的净土兴致勃勃。

编译:卷扬机

原作者:ROSE EVELETH

原网址:http://www.theatlantic.com/science/archive/2016/01/a-brief-history-of-noise/422481/