声音的奇境：一段探寻世界好声音的科学长征 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

编辑推荐

会歌唱的沙丘 打呼噜的海雀
轻语的回音廊 嘁喳的金字塔
拇指扫过纸张的沙沙声
书脊胶条在书页的重量下发出的咯吱声
……
打开耳朵，倾听身边的声音
你耳中的世界从此天翻地覆

《纽约时报》、《华盛顿邮报》、《科学通讯》、美国国家公共电台
鼎力推荐
全球声学英国科学家特雷弗·考克斯重磅力作

内容简介

特雷弗·考克斯是一位声学工程师，在职业生涯中的大部分时间里，他都在消除杂音——例如音乐厅里的回音和教室中的喧哗声。直到有一天，他听到了某个惊人的声音，并由此产生了顿悟：与其消灭罕见或奇怪的声音，还不如将这些声音宝藏公之于众。
他深入调查了这些可被称为“世界声学奇迹”的地点的奥秘，本书讲述的就是在这过程中发生的故事：在莫哈维沙漠，他找到了能歌唱的沙丘；在法国，他发现了会讲笑话的回声；在美国加利福尼亚，他驾车经过一条会演奏《威廉·退尔序曲》的音乐之路；在世界各地的大教堂，他了解到了声学是怎样改变宗教历史的。
考克斯深入浅出地运用物理学、音乐、建筑学、神经科学、生物学和设计知识，解释了声音是如何生成，又是如何被环境改变的，以及人体会对奇异的声音做出什么反应。书中涉及的声音既包括他在寻声之旅中遇到的充满异域风情的声音奇迹，也包括我们日常环境中的同样独特和惊人的声音。
在由视觉主导的世界里，《声音的奇境》鼓励我们善用听觉，打开耳朵，聆听我们身边那些奇妙的声音。

作者简介

特雷弗·考克斯，英国科学家、索尔福德大学声学工程教授、英国工程与自然科学研究理事会（EPSRC）成员，于2010—2012年间担任英国声学研究所主任。他主持播出过大量科学广播纪实节目，并为多本国际性声学刊物的供稿，是声学领域的权威人士之一。

精彩书评

清晰易懂的阐释和充满热情的探索，造就了这样一本关于聆听的著作……任何曾经在回音壁前拍手、喊叫或歌唱的读者都会喜爱考克斯这本充满风趣的作品。
——《纽约时报》

考克斯这种对于声音的热情极具感染力。看完这本书以后，我也要尽量张开我的耳朵了。
——《华盛顿邮报》

从第一页开始直到最后，《声音的奇境》都在邀请读者闭上眼睛，用耳朵感受围绕在我们身边的声音，无论它们是平常还是奇特。
——《科学通讯》

《声音的奇境》描述了声音的奥秘，还加入了易于理解而不艰深晦涩的科学细节，使得这本书在当今这个以视觉为主的世界中显得如此特别。
——美国国家公共电台

目录

第一章 世界上混响时间最长的地方
第二章 响石
第三章 会叫的鱼
第四章 过去的回声
第五章 在拐弯处回旋
第六章 歌唱的沙子
第七章 世界上最安静的地方
第八章 辨声识地
第九章 未来奇迹

精彩书摘

吉尼斯世界记录认可了为数不多的几个最大的声音：最大的家猫呜呜声（不妨跟您透露一下，是67.7分贝）、最大的男性打嗝声（109.9分贝），以及最大的鼓掌声（113分贝）——这些声音都有够惊人的。但是，作为一个研究建筑声学的人，我对苏格兰汉密尔顿陵墓里的一座小教堂更感兴趣，它可以产生全世界延续时间最长的回音。1970年的《吉尼斯世界纪录大全》中记载道：实心青铜门猛地关上之后，回音会一直持续15秒钟才彻底消失。
《吉尼斯》将这样的现象描述为“最长的回音”，事实上这一术语用在这里并不正确。我们建筑声学专家会使用“回音”来描述声音清晰可辨的重复音，比如在山里用真假嗓音急变互换的方式歌唱会引起回音，用混响来描述声音缓缓减弱至消失。
混响是指一个字或音符的声源停止发声后，声音在房间内反射而继续存在的声学现象。音乐家和音效师会将房间分为活的或死的。活房间就像浴室那样，将声音反射回到你的耳际，激发你唱歌的欲望。死房间则如同奢华的酒店房间，柔软的家具、窗帘、地毯将声音吸收，产生减震效果。一个房间无论回音强烈或是十分安静，主要都是由混响引起的。只需一丁点的混响，就可以让声音延续，不着痕迹地加强话语和音符。在非常热闹的地方，比如说大教堂，混响会展现出充满活力的一面，持续足够长的时间，让人们能听得清楚。混响可以提升音效，极大丰富大型音乐厅里管弦乐队的表演。适当的混响能够增大音量，让房间两头的人更容易听到彼此的对话。有证据显示，通过混响和其他声音感知到的房间大小，会影响我们对普通的或动听的声音的情感反应。我们会觉得小房间比大空间更安静，更安全，更舒服。
格拉斯哥举办的声学会议期间安排了一个包含小教堂参观的项目，我终于有机会亲自探索那个保持着世界纪录的陵墓。星期天一早，我跟20位声学专家一起来到了陵墓大门外。陵墓是由砂岩块堆砌而成的罗马式建筑，宏伟壮观，高达37米，两侧各屹立着一头巨大的石狮。面对如此坚固而且带有圆顶的圆柱形建筑，敏锐的访客或许能感受到第十任汉密尔顿公爵的气魄。陵墓建于19世纪中期，但遗迹很久以前便迁移至别处了。由于采矿造成地面下陷，建筑物下降了6米之多。要是克莱德河泛滥，教堂地下室就很容易遭受被淹没的命运。
八角形小教堂位于一楼，阳光透过玻璃穹顶，给房间带来微弱的光亮。小教堂里有四个壁龛，地上铺着棕白相间的大理石地板。产生吉尼斯世界纪录回音的原始青铜门（以佛罗伦萨圣乔凡尼洗礼堂的吉贝尔蒂门为模型建成）架在两个壁龛里。新建的木门对面矗立着坚固的黑大理石制成的柱基，柱基曾用于支撑一位埃及王后的雪白色石棺，公爵经过防腐处理的尸体现在便安放在这里。石棺对公爵来说显得略小，导游带些兴奋地向我们讲述了尸体如何被缩短以装进石棺的恐怖故事。我去的那天，柱基上放置着笔记本电脑、音频放大器和其他用于声学测量的设备。
小教堂本来应该用于举办宗教活动，但由于它的声学特性，居然无法举办礼拜。它就像是一个大型天主教教堂，要是我跟声学同事们距离有点远，就很难进行对话，因为声音在小教堂里四处弹跳，说话声音变得模糊不清。这真的是世界上混响时间最长的地方吗？这个世界纪录对我这样的声学工程师来说十分重要，因为对混响的研究标志着现代科技手段第一次应用于建筑声效中。

杰出的物理学家华莱士·克莱门特·萨宾在19世纪晚期创建了第一个与建筑声学有关的科学学科。根据《大列颠百科全书》的描述，他“不屑于获取博士学位；他的论文数量不多，但每篇都出类拔萃。”1895年，年轻的萨宾受邀改善福格艺术博物馆内一间演讲厅混乱的音效，那时的他正在哈佛大学担任教授。大厅（用他的话来说）“很不实用，已经被废弃”。宽广的大厅呈半圆形，建有穹顶。听众基本上无法听清大厅内的演讲——如此模糊的音效一点都不像是形成于自精心设计的演讲厅，更像是汉密尔顿陵墓里产生的声音。顶级的艺术演讲大师查尔斯·埃利奥特·诺顿对这里提出了直接的批评。
我们可以想象诺顿站在大厅前方，试图详细阐述艺术——他穿着正式，蓄起大胡子，两边留有鬓角，露出光秃的头顶。他的学生首先会听到从教授口中直接传至他们耳朵里的声音——这些声音沿着最短路程直接传输。然后回音紧跟着出现，在墙壁、穹顶、书桌和其他各处坚硬的表面反射。
这些回音决定了建筑声学——即人们在房间内听到的声音是怎样的。工程师通过改变房间的尺寸、形状和布局来操控音效。因此，像我这样的声学家总是忍不住想通过拍手来聆听反射状况(我在一家法国大教堂的地下室拍手时把我妻子给吓到了。这样的古怪行为必定会让你的配偶尴尬不已)。拍完手之后，我仔细倾听回音多久会消失。若声音需要很久才消失——混响时间过长——演讲就会听不清楚。因为连续的声音掺杂在一起，让人无法听得清楚。亨利·马修19世纪时写道，混响“不会有礼貌地等演讲者说完话再开始，从他开口到结束，混响就像是长着一万张嘴那般不断地模仿他。”诺顿演讲时就会遇到这样的情形。有学生讥讽道，大多演讲的声音在没被大厅搅得乱七八糟之前就很难懂。不过，诺顿实际上很擅长交流，也是一位深受欢迎的教师，这里的问题出在房间，而非演讲者身上。
建有坚硬表面的大型空间，如大教堂、汉密尔顿陵墓，或福格艺术博物馆的演讲厅里，回声持续时间很长并且清晰可辨。柔软的装饰会吸收声音，减少反射，加速声音的衰退。华莱士·萨宾的实验中也研究了演讲厅中吸音的柔软材料——这一研究让他看起来像是个痴迷于靠垫的家伙。萨宾从附近的剧院拿来550个长1米的坐垫，将它们一个接一个放进福格艺术博物馆的演讲厅，观察音效的改变。他需要安静的环境，所以总是在学生回家，电车停止运行以后，彻夜工作，记录声音彻底消失所需的时间。他没有用拍手那一招，要像专业的弗拉门戈音乐家那样不断拍手是很艰难的，因此他选择使用管风琴制造音符来进行试验。
萨宾将声音逐渐衰退至消失所需的时间称为“混响时间”，他的研究工作奠定了声学最为重要的一个公式的基础。这个等式表示混响时间由房间大小（体积），以及吸音材料（如萨宾试验中的坐垫，或他最后用来改变演讲厅音效的2.5厘米厚的墙面材料）数量测算得出。工程师设计音效良好的房间——大型礼堂、法庭或开放式办公室——时，需要做一个关键决定：混响多长时间为最佳。然后，他们便可以使用萨宾的等式来计算出需要多少柔软的吸音材料。
除了回音时间，设计师还要考虑频率，这与听众感知到的音高直接相关。小提琴演奏家拉动琴弦时，弦如同跳绳一样画圈式晃动。若弹奏音乐家所称的中央C，琴弦每秒会跳动262整圈。小提琴的振动每秒向空中发射262个声波，频率为262赫兹（一般用Hz表示）。这个单位以海因里希·赫兹的名字命名，这位19世纪的德国物理学家是世界上第一位传播并接收无线电波的人。人能听到声音的最低频率为20Hz，年轻成人能听到声音的最高频率为20000Hz。但是，最重要的频率不在这里所说的最高和最低频率上。一架大型钢琴可以发出从30—4000Hz的音符，在这个范围以外，我们就很难分辨音高，所有声音听起来都差不多。超过4000Hz以后，乐曲听起来就像是音盲在乱吹口哨。耳朵最能放大并辨析的是音符所在的中频声段，大多演讲也在这个声段内，这也就是为什么声学工程师要设计出频率在100—5000Hz之间的房间用于音乐表演。
2005年，布莱恩·卡茨和爱德华·威瑟雷尔使用电脑模型来研究萨宾对福格艺术博物馆的音效处理是否有效。他们将演讲厅的大小和形状录入电脑，使用描述声音在房间内移动和从表面及物体上反射的等式，然后为模拟的演讲厅墙体和天花板添加虚拟材料，以模仿萨宾的改造方式。吸音材料的确改善了音效，但厅内一些地方依然听不清楚演讲。一个学生曾说，在有些座位听起来很清晰，但“在一些盲点地带很难听清。”萨宾的改造并不尽善尽美，不过他的实验开启了声学探究的广阔天地，他的等式至今依然是建筑声学的基础。

前言/序言

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考克斯深入浅出地运用物理学、音乐、建筑学、神经科学、生物学和设计知识，解释了声音是如何生成，又是如何被环境改变的，以及人体会对奇异的声音做出什么反应。书中涉及的声音既包括他在寻声之旅中遇到的充满异域风情的声音奇迹，也包括我们日常环境中的同样独特和惊人的声音。

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