科學玩跨界，用科技解鎖聲音的奧秘

樹上的鳥鳴和人們的交談

耳機里的美妙音樂

聲音，無時無處不在

但我們真的了解它嗎？

中科院聲學所張志博老師

帶你一起探索聲音的奧秘

中國科學院聲學研究所 張志博老師

聽不見的聲音

你知道聲音是如何產生和傳播的嗎？在日常生活中又是如何被我們感知到的呢？

細心觀察，音樂不但能聽，還能被看到。音箱喇叭的表面或是正在演奏的琴弦，都能看到振動。我國古代有一種銅盆——魚洗，當人們在盆邊摩擦，銅盆內的水就會激蕩起來，同時發出嗡嗡的聲音。

試想一下，當鬧鐘被放進一個密閉玻璃罐中，然后把玻璃罐內的空氣抽光，聲音是否還能被我們聽見呢？

人類有一套完整的聽覺系統來感知聲音，但只能聽到可聽聲。次聲和超聲也是聲音，但超出了人類能識別的頻率范圍，是我們所“聽不見的聲音”。別小看這些聽不到的聲音，除了音樂、說話，我們利用這些聽不到的聲音可以實現B超檢查、確定物體的位置等。

樂器里的“六耳獼猴”

樂器是人類特有的發明創造，每一種每秒的音樂都需要特別的樂器來演奏。

體鳴樂器、膜鳴樂器、弦鳴樂器、氣鳴樂器和電鳴樂器這5種樂器的發聲原理各不相同。要論新時代的樂器寵兒，電鳴樂器絕對是最具科技風的。

1875年，美國的貝爾發現了聲和電信號可以互相轉換，并由此發明了電話，這為電鳴樂器的誕生奠定了理論基礎。現代電子合成器采用了集成電路、信息處理器和數字處理技術，它幾乎可以模擬任何一種樂器和任何一種聲音，還能創造出自然界和生活中所沒有的聲音，在演奏效果上集傳統樂器之大成。

算法作曲是否會取代傳統的音樂創作?

2017年，格萊美獲獎制作人艾利克斯和他的創作伙伴“沃森”共同創作了一首容納了千萬傷心事的歌曲《Not Easy》，榮登Spotify全球榜Top 2。而這個“沃森”并不是一個人，而是一個計算系統。

“算法作曲”作為新時尚，依靠數學思維作曲，甚至完全不用作曲家介入。除了傳統的數學和算法，現代人工智能開始用于音樂，創造了計算機作曲的人機交互模式。

那么，算法作曲是否將取代傳統的音樂創作? 在眼下，這當然還是天方夜譚，但在科技高度發展的未來也未可知。

人類為什么要發明耳機？

19世紀80年代，世界上第一副耳機誕生。不過它并不是因音樂而生，它是為通訊而生，那時候的耳機更像是一個大型聽診器。

1937年，德國科學家尤根.拜耳發明了世界上第一款音樂耳機。至今，耳機已經成為人們最便捷的音樂收聽方式之一，甚至被權威機構評選為“世界上最偉大的100個發明之一”。

隨著科技的發展，抗噪音耳機、耳塞式耳機、無線耳機，甚至藍牙耳機、骨傳聲耳機等黑科技為耳機賦予了更多的功能。

什么樣的建筑才能實現“繞梁三日，余音裊裊”

用耳機聽音樂固然方便，但對于很多人來說，音樂會現場的立體沉浸式體驗更加妙不可言。

音樂廳不同于普通的建筑，它涉及音樂、聲學和建筑等諸多科學理論，是藝術和科學的綜合體。

混響時間的長短直接影響到音樂廳的聲效，適合的混響時間，要根據房間的體積、大小、聲音的種類來選擇。根據聲波傳播反射原理，設計師要推斷出聲波在室內的走向與分布，使聲波能在一定時間里均勻的分布在整個室內，這樣獨特的室內設計才能“繞梁三日，余音裊裊”。

當藝術和科技完美融合，此時音樂奏響，音樂殿堂里除了美妙的音符，是不是還飄散著滿滿的科技符號。

“探索聲音的奧密”系列科普視頻是由中國下一代教育基金會，深圳市平安公益基金會，科技日報社聯合策劃出品，旨在引導青少年觀察生活，探尋蘊含在生活中的科學原理，培養青少年的探索精神。

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