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04 听到声音 Hearing Sound（第2页）

虽然有些人也有这种能力，但这除了娱乐价值之外没有任何用途。

由于耳道是一个约3厘米长的圆柱体，而共振波长为这个长度的两倍，那么相对应的频率为3000赫兹左右。

该频率能量的增加会导致其他频率能量的损失，因此耳道就像一个带通滤波器。

在耳道的末端是鼓膜，一个约1厘米宽的圆形皮肤盘。

它与耳道呈一定角度倾斜，以最大限度地扩大其面积，从而接收尽可能多的能量。

鼓膜略呈圆锥形，这使得它比扁平形状能传递更多的能量。

3000赫兹以上的频率在鼓膜上不会形成共振，鼓膜的表面以一种混沌的方式运动；而对较低的频率而言，由于其波长比鼓膜尺寸大，因此鼓膜会做整体运动。

因此，它能够以极小的滤波形式传输尽可能广泛的频率范围。

实现这种近乎平坦的频率响应一方面是通过外耳的不对称形状，另一方面则依靠胶原纤维的内部支架。

鼓膜必须紧绷着，但是又不能僵硬，这一点很重要，是通过咽鼓管对内外部压力进行平衡实现的（我们通常将咽鼓管画成开放的，但通常情况下它并不是开放的，除非有明显的压力变化导致其打开，这时会产生一种独特的咔咔声）。

中耳：声音增强

鼓膜与三块被称为听小骨的微小（实际上是最小的）骨骼相连，这些骨骼占据着充满空气的中耳。

它们的主要作用是将鼓膜宽而浅的运动转化为对第二层鼓膜的高压“轻敲”

，这层膜叫作“圆窗”

，也是进入内耳的通道。

听小骨起了杠杆的作用，使力增加了1.5倍。

然而，这种力增强的主要方式其实是通过鼓膜和圆窗的面积之比实现的，将力集中在一个更小的区域，从而将压力增加大约20倍。

听小骨还通过听觉反射为内耳提供一些保护（见第8章）。

内耳：从声音到电流

内耳充满**，就像鼓膜把通过空气传播的声音转化为通过骨头传播的声音一样，圆窗可以将骨骼传播的声音转化成通过**传播的声音。

声音将沿着一个被称为耳蜗的长约2厘米的盘管传播。

在它的末端有一个孔（螺旋孔），声波通过这个孔后沿着第二根管道传播回来，第二根管道沿着第一根管道的延伸长度与其连接。

当声波完成它的双程传播返回时，它必须被消除，否则它会反射回耳蜗干扰新到达的声波。

所以，第二管终止于另一层膜——卵圆窗。

当声波到达卵圆窗时，卵圆窗向外膨胀，将声能转化成热能，然后消散。

基底膜将声波转换成神经脉冲，它像长棍面包的馅料一样在耳蜗的管子之间流动。

如果没有像蜗牛那样卷起来（拉丁语中，耳蜗即蜗牛），耳蜗中并排的管子就会长达5厘米。

由于耳蜗的长度与声波的波长有关，因此所有哺乳动物的耳蜗长度都非常类似：大象的耳蜗也只比人类的长50%，所以卷曲可能只是一个节省空间的方式，不具有任何声学功能。

小鼠和其他小型哺乳动物无法容纳全尺寸的耳蜗。

它们的耳蜗长约1厘米，因此它们只能听到3～4个八度的音程，相比之下，我们和大多数其他大型动物都可以听到8～10个八度的音程。

在基底膜上的是柯蒂氏器，其上生长了9排短毛（每排约400个），称为静纤毛（stereocilia）。

这些短毛沿着膜的长度延伸，并且有神经纤维与它们相连。

这些纤维聚集在一起形成听觉（耳蜗）神经，其将脉冲传递到大脑。

基底膜随着声波的敲击而运动。

它的底部比尖端更硬更宽，这意味着较低频率的声音会引起靠近尖端部分的振**。

这些振**导致静纤毛移动，然后附着有静纤毛的毛细胞向大脑发送电化学脉冲。

由于大脑知道各个毛细胞的位置，它可以通过这种方式确定声音的频率（这被称为听觉系统的位置说）。