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04 听到声音 Hearing Sound（第1页）

04听到声音HearingSound

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听力的范围

能够听到声音并不是一件稀奇的事情，因为强大的声音会振动身体，就连单细胞生物也能感觉到。

但是，能够像人类一样听得那么清楚，简直就是奇迹。

功率10～15瓦的声音移动鼓膜的幅度比氢原子的直径还小，即使是功率这么小的声音，我们也能够轻松听到。

我们能够听到的声音的强度范围也同样令人惊异。

人类可以听到的声音中，最安静的声音（听力阈值，0分贝）和疼痛阈值（约130分贝）之间的差距十分巨大——130分贝，这个数值相当于价值1000亿英镑的便士数量（1013）。

我们还可以听到相当广泛的频率范围：大约10个八度，比钢琴键盘还多几个。

而对于远远低于和高于这一频率范围的声音，虽然我们无法真正听到，但却可以感觉到，这一点将在第6章做出解释。

我们对于声音的频率有非常好的辨别能力：大多数人都能察觉到大约14个半音的差异；在理想条件下，我们甚至能够分辨大约112个半音的差别。

相比之下，我们对声音方向性的判断能力则相当一般。

即使在十分有利的条件下，我们也只能确定水平方向10°左右、垂直方向20°左右的声源的方向。

在这方面，许多其他动物都远远超过了我们。

也许我们所有听觉能力中最令人惊叹的一点是，即使谈话的声音不到背景噪声水平的10%（假设背景噪声的频率分布很广），我们也能够听清楚：这远远超过任何机器的极限。

我们的耳朵有两种功能：听觉和平衡。

平衡完全由半规管负责（见图14）。

耳朵的其余部分就可以自由地根据我们的需求演化出最合适的系统。

但我们的发声器官却不是这样，作为人类进化过程中出现相对较晚的器官，它必须自己挤进脸颊和下巴之间，并与它们共享之前用于呼吸、进食、舔舐、吮吸、亲吻和战斗的那些身体结构。

不过，对一个训练有素的演员或技艺娴熟的歌手而言，他们的发声系统可以像斯特拉迪瓦里小提琴一样完美地工作。

图14　耳朵（中耳和内耳经大比例放大）

耳朵能听到什么

如图15所示，我们的听觉系统还没有进化到可以测量声音的物理功率。

例如：短笛的最大功率约为0.08瓦，而长号的最大功率约为6瓦，但长号听起来比短笛更安静，这意味着长号演奏者必须比短笛演奏者更加用力（实际上短笛演奏者从来没有在任何常见乐曲中全力演奏过）。

实际上，所有乐器的功率都很低。

一个响亮的管弦乐队全力演奏的功率可能达到60瓦。

如果这样的演奏持续两分钟，产生的能量足够煮开一汤匙的水。

图15　听力与频率的相关性

此外，这些能量从声源产生后会向各个方向传播，因此，如果你坐在离这样一个管弦乐队10米远的地方，只有不到0.01%的能量会到达你的鼓膜。

实际上，鼓膜所探测到的不过是空气带来的一系列快速撞击，除了它们撞击的力度和到达的速度之外，这一过程并没有传递其他任何信息。

我们之所以能够体验到一个充满情感和富有意义的声音世界，要归功于解剖学、电化学和神经学上都高度进化的处理系统的精确协调。

外耳：捕捉声音

耳郭是耳朵的可见部分，像漏斗一样，主要起着收集声音的作用。

耳郭前后不对称的形式也有助于收集声音在传播方向方面的信息。

一些哺乳动物的外耳可以移动，有助于他们感知声音的方向。