生命系统与非生命系统

本书的目标是呈现缺陷的积极作用，在前面的章节中，我集中讨论了支撑大量现代技术的无生命的例子。这些例子，如燧石易破裂、合金的制造、依靠微量杂质制造半导体和光纤，乃至杂质在宝石和一些固态激光器中的作用，都很容易获得认可。催化作用并不像它们一样显而易见，因为对其机制的解释往往是推测性的。我本可以到此为止，但包括人类自身在内的生命系统中的不完美之处也同样重要。但对这方面的解释存在一定的困难，因为这类缺陷往往是一系列特征的混合体，在某些情况下能带来好处，而在另一些情况下则会引发问题。

在本章，我将探讨一些有关声音、语言和音乐的例子。这些都是我们非常熟悉的东西，以至于我们可能没有意识到它们对生活的重要意义，也没有意识到我们喜爱它们的原因，或者为什么同样的音乐只会引起一部分人的兴趣。这种多样性在最后几章会变得更加明显。不存在绝对性。我认为，音乐的定义是“我们喜欢的声音”。我们不需要任何科学背景也能享受音乐；它的内容丰富多彩，在我们的生活中占据很大的比重，只是我们并未察觉。

不同风格的音乐存在巨大的差异，主要是因为它以声音和语言作为基础。两者都具有独特性，与我们的地理和社会背景有关，也在我们的一生中不断发展和变化。人类的声音具有多样性，这一点至关重要，因为它能体现我们想要表达的情绪，反映了我们的个性，并使我们能够彼此区分。两个人的声音可能相似，但不可能完全相同（法医学进行的声纹分析正是利用了这一特征）。地球上有近80亿人，但在言论、思想、背景、喜好和偏见方面，我们各不相同。这就是独特性，它并非缺陷，因为我们都想成为独立的个体。目前，在汽车导航系统中使用的机器人语音显然无法满足独特性，因为所有模型都会使用相同的语音，我们难以产生与真人交流的感觉。电脑“助理”更糟糕，当它们难以理解我们的要求时，总会让人火冒三丈。

口音和文化差异也有消极的方面，比如我们试图通过数千英里外的呼叫中心来解决问题，结果双方都难以理解彼此的口音和方言。总的来说，这种沟通上的障碍可能令人极为懊恼。这并不是一个新问题，以英国为例，在广播使口音统一之前，人们可以理解书面单词，但在用方言进行交流时肯定会出现理解困难。萧伯纳（Bernard Shaw）的作品《卖花女》（Pygmalion）可以生动地诠释这个问题。对我们的耳朵来说，真正的沟通就是一种音乐，它可以是演讲、演唱或乐器演奏。

缺陷与音乐的乐趣

音乐欣赏在很大程度上取决于我们自己，以及我们如何有效地专注于它所呈现的内容。在处理电子邮件等事务时，音乐经由耳机从手机传入耳朵，此时我们对音乐的专注度最低。在乘坐公共汽车或火车时，音乐可能会阻挡混乱的背景噪声，但在欣赏音乐时则不然。如果将音乐作为一种背景音，我们可能不会仔细聆听，因而无法获得音乐带来的乐趣。演奏音乐或者听现场演奏会则完全不同，因为在这两种情况下，我们需要100%关注音乐本身。如果做到了这一点，我们可以对这个活动、它所产生的刺激以及它在特定场合下打动我们的方式做出价值判断。它将随我们的心态以及环境与演出的不同而变化。即使在家里听同一张唱片，在不同的情况下也会产生截然不同的感受。

在写作本章时，我面临的一个挑战是，任何两场演出都会引起不同的反应，音乐流派有很多，我们也会因经验、聆听的环境和其他干扰因素而改变自己的观点和喜好，再加上一个不可避免的因素，即听力会随着年龄的增长或因周围嘈杂的声音（包括音乐）而退化。因此，我们没有衡量音乐欣赏的绝对标准。从前文那种简单的科学知识转入有关人际互动和主观认知的领域，这是一道难题。我的解决方案是回归音乐的科学基础，这样一来，我至少可以解释为什么人们更喜欢黑胶唱片或激光唱片，或者理解电子设备录音与播放的原理。同样有趣的是，我们可以认识到音乐如何随着支持性科技的发展而变化，以及那些不断被广播、讨论和录制的音乐对我们所造成的影响。我们可以自由选择演唱或演奏什么音乐，但是，受自身能力所限，对其他音乐家的需求，以及对乐器和音响的质量的选择也有其局限性。

从语音到声乐，这是迈入音乐世界的一小步。唱歌并不是人类特有的活动，鲸鱼、鸟类和昆虫等都会唱歌，唱歌既是一种求偶的手段，也是一种纯粹的娱乐方式。在像普通话 这样的语言中，同样的拼音往往可以搭配不同的声调。因此，同一个拼音的读法会因声调的不同而略有差异，其含义也会大相径庭。如果对一个字的发音不标准或者没有听清楚它的读音，往往会难以理解其含义。例如，拼音“nan”在不同的声调下可以是囡（第一声），男（第二声），也可以是腩（第三声）和难（第四声）。由于这种多样性，我们希望每个人都具备高超的发音能力，并听到不同读音的差异，且大脑能够处理和解释这些差异。许多人说自己没有音乐鉴赏能力，但事实上，我们的大脑一直在感知、分析和解释周围环境中的声音，并利用这些声音来控制我们的行为和情绪。这与我们对音乐的反应完全相同，只是我们没有意识到这一点。几乎所有的电视节目和电影都要使用背景音乐来引导我们的情绪，从轻松、期待、兴奋到害怕和惊恐。超市会用非常微妙的方式利用音乐来获得良好的营业效果，以促进销售额。这一天播放的德国音乐和另一天播放的法国音乐都会影响我们，对音乐播放当天的德国葡萄酒和法国葡萄酒的销量会产生显著影响。商店和购物中心也会利用舒缓的音乐使顾客放缓步伐，这样人们会在商场里逗留更长时间，购买更多东西。在拥挤的地区播放舒缓的音乐，可以减少紧张情绪和犯罪行为。人类并非唯一对这些音乐信号有反应的生物，在农业中，给动物播放平静的音乐也可以提高牛奶和鸡蛋的产量。

军乐、爱国歌曲和足球比赛中的曲调皆利用了我们对音乐的敏感性。成千上万的情歌深深影响着我们的情感生活。“音乐”并不局限于乐器，我们也可以享受微风与海浪拍打海岸的声音。即使是汽车或其他发动机，也有它们独特的“嗓音”，出现问题时，我们会下意识地听出其声音的变化。

黑胶唱片、磁带、激光唱片和流媒体的热潮

如今，大多数音乐都通过电子方式销售，因此我需要简要回顾一下电子学与技术如何改变和塑造了我们听音乐的历史。大约150年前，人们就开始尝试录制音乐，在大约100年前开始尝试无线广播。因此它们成为我们听音乐的主要方式。我们无法对原声进行完美复制，也无法完美复制现场演奏，并且永远不可能做到这一点，因为室内声学和声音制作都不可能做到与原声完全一致。一个极端的例子是对比在大教堂里听管风琴音乐与在有软装的标准房间里通过耳机或收音机来听音乐。两种情况下的混响时间（即强音衰减所需时间）完全不同。事实上，教堂管风琴音乐的一个关键特征是声音的持久性，声音可能会在两秒内缓慢消失。相比之下，房间的混响时间远低于一秒，声音听起来沉闷。另一个引人注目的特点是风琴低音的威力，在教堂里，人们可以通过身体而不仅仅是耳朵感受到低音的震撼。这种低音的频率远低于录音和广播所使用的频率。

这个例子足以证明，当我们通过电子设备听音乐时，声音质量会在一定程度上下降。所有类型的音乐传递系统都会如此，只不过下降的程度不同。其中有一种例外情况，那就是电子流行音乐，比如现场音乐会（通过电子设备）很有可能被广播或录音。这种方式可以为流行音乐“自动调谐”，它能校正音高。优秀的歌手会回避这一点，因为弯曲音高可以增加真正的冲击力，它在爵士乐中的效果非常明显。

对于非电子化的演奏，音乐的内容加上人类大脑会下意识处理的空间信息，都会在电子加工中丢失和弱化。同样，更为重要的是，在音乐会上，音乐吸引了我们的全部注意力，周围兴奋的观众，声音的背景及其指向性，都会刺激大脑的处理过程。众所周知，视觉、听觉和其他感官的结合提高了我们的敏感性，只依靠其中一种感官不可能做到这一点。例如，电视上的讨论节目比单纯的讨论声音更能吸引我们的注意力。

大多数时候，电子设备和录音成为音乐输入的一部分，因此我们必须接受这样一个事实，虽然我们选择了一种不完美的产品，但它可以让我们聆听来自世界各地顶级音乐家的演奏。毫无疑问，在20世纪，录音和广播技术不断进步，这也反映在所用媒体的类型上。1925年之前的唱片时长较短，质量很差，但对舞曲来说，时间已经足够，这为唱片播放器及其销售奠定了市场。78转/分的转速将唱片的持续时间限制在5分钟左右。美国的自动电唱机采用转速为45转/分的小唱片，后来又使用转速为33转/分的乙烯基唱片。由于唱片的结构，声音会被修改（即失真），避免在轨道的不同部分之间交叉连接。后来小型便携式磁带成为潮流，但在20世纪80年代初，乙烯基唱片和磁带都被激光唱片取代，即使是大型交响乐，激光唱片也能提供足够的录制时长，不受灰尘或划痕的影响，而且便于携带。在下载和流媒体出现之前，激光唱片在近20年的时间里一直占据统治地位。这些技术都有一定的缺陷，造成声音不同程度的失真，从而使声音各具特点。没有任何一项技术是完美的，我们可能只是在最初听音乐的时期形成了自己的偏好，并非意味着一项技术真的比其他技术更有优势。

在21世纪，音乐下载和流媒体迅速流行起来。它非常适用于流行音乐或仅作为背景音乐。因此，设备质量和信号信息需要被压缩，以满足一些无可厚非的需求。它使音乐质量倒退了半个世纪。对于那些真正聆听、专注于欣赏音乐的人来说，这一点难以接受。但对于其他人（大多数人）来说，这种处理无关紧要。最后要谈一下流媒体的一大缺陷，那就是音乐播放列表的使用，在播放列表中，其他人选出一段段音乐，将其串在一起，这样一来，我们失去了选择的自由。当你听过一首音乐，大数据会认为这是你喜爱的音乐，于是只会向你推送同种风格的音乐，你难以接触到其他风格。流行音乐和古典音乐都呈现出这一趋势。

随时随地都能听到音乐，这也未必是好事，我们淹没在通过电子传输的背景音乐中，反而不会专心地聆听音乐。这很遗憾，因为它破坏了生活中的一大乐趣。问题不在于音乐的质量，而是我们显然不在乎自己是否专注聆听，我们喜欢一边阅读邮件，一边通过低级系统或蓝牙和其他数据压缩设备来听音乐。人们可能也会说，使用智能手机与朋友聊天或分享电子图片，远不如真正地面对面交谈。但当人们真的坐在一起后，智能手机又会破坏这种现实的联络。我曾在咖啡馆里看到一群年轻人，他们围坐在桌旁，各自刷手机，没有人和其他人对话。我认为，这是一个巨大的社会损失，也是一种在电子化的社会压力下所产生的失真。

作曲与演奏之间的差异

音乐中存在一个不可避免的缺陷，即作曲家的意图可能无法通过演奏完美地展现。与其将它视为一个缺陷，不如重新加以审视，因为音乐的风格不断发展，乐器和礼堂也有所变化，而我们可以接触到其他音乐，这反过来又影响了我们对音乐的鉴赏。我终于找到了一个具有积极作用的缺陷，它适用于过去几千年的作曲，也适用于近些年出现的通过音响合成器和现代技术生成的电子音乐。通过音响合成器和现代技术，我们听到的声音可能相当准确地体现了作曲家想要的效果，尽管电子效果和音质发展迅速，但结果基本上都能被作曲家所接受。如果它是一种时尚的音乐，我们也会喜欢。流行音乐领域的风格变化迅速，我们也接受了音乐的现代化。许多流行音乐的受众是年轻人，因此每个年龄段的人（跨度可能只有五年）都有自己的偏好，即偏爱某个时期和某种类型的音乐。

至于在高质量录制技术出现之前所创作和演奏的音乐，我们绝对无法听到完全符合作曲家要求的音乐，也无法了解创作这段音乐时听众的音乐体验。用同一时期的乐器演奏巴洛克音乐，配上作曲时可能使用的调音，或许能够还原当时的风格。但演奏者必须猜测原本的演奏方式，而且他们无法还原演奏者或观众的音乐期望和体验。对演奏者来说，这可能是一种乐趣，但乐器的变化，以及通过广播和录音聆听全球各地的音乐，已经不可逆转地改变了我们所听到的和期待的音乐。我们可能喜欢巴洛克音乐，但也必须认识到，我们不可能复制与音乐创作和首次演奏时相同的反应。无论是在情感上还是在音乐上，我们都处在截然不同的背景下，毫无相似之处。

巴洛克时期的演奏使用不同的调音，我发现歌唱家或鲁特琴等使用较低的音高也不会造成问题。但我发现，对小提琴演奏来说，将标准音A从440赫兹调至430赫兹，演奏出的旋律既不悦耳，还会走调。也许这是因为多年来我一直在演奏合调的小提琴。用现代音高演奏同样的音乐也相当不错。事实上，440赫兹的“标准音”只是19世纪初维也纳教堂管风琴的平均音。由于当时没有官方标准，因此A音有多种频率。“标准音”也会因时代和/或指挥的不同而有所差异。在19世纪末，美国将A音频率上升至461赫兹（几乎接近升A）。这对歌手的高音演唱来说的确是个坏消息。因为更高的频率意味着更高的穿透力（就像尖叫一样）。对于这个“缺陷”的利用，一个经典的例子是在一个拥挤的房间里，很多人同时说话，又高又尖的声音更容易被听到。在小提琴协奏曲中也可以采用更不易被察觉但有一定危险性的策略，比如与管弦乐队中的小提琴演奏相比，小提琴独奏的声音偏高。如果控制得当，小提琴演奏者也可以从乐队演奏中脱颖而出，但这样做很容易使小提琴的声音听起来尖锐且不合拍。因此，要运用这种缺陷，需要具备高超的技巧。

现代演奏的每一种乐器几乎都经过了改造。有些改造在视觉上不太明显，却提升了乐器的能力，比如小提琴，改造后的小提琴可以演奏更高音，使用更快的演奏速度并配合更优质的琴弦和琴弓。在19世纪，羊肠弦（是羊而不是猫）质地不均匀，很容易断裂。质地不均，且弦的一端逐渐变细，因此必须将变细的一端对准同一方向，因为这关系到音符的间距。现代琴弦可以避免这些问题。小号有了按键、全套音符，并提高了指法的灵活性；单簧管发展了一个多世纪；人们还发明了萨克斯管之类的新乐器。乐器（和音乐厅）的演变极大地改变了作曲与观众所欣赏的音乐。要知道，在莫扎特或贝多芬时代，许多管弦乐队都是随机组合，在未经任何排练的情况下聚在一起演奏（因为他们没有排练的经费）。因此，他们要在没有优质眼镜的情况下，在烛光下用手写的乐谱进行视奏。虽然音质比不上现代大型管弦乐队，但小型管弦乐队能够更加清晰地展现作品的内涵。音乐家海顿（Haydn）的雇主有一支小型管弦乐队，因此他们会进行排练。

众所周知，罗西尼（Rossini）在首演当天才写完序曲，誊写员则一边抄写一边等待下一页。帕格尼尼（Paganini）会带着小提琴协奏曲管弦乐总谱去演奏会，然后再将它们收集起来。这无疑削弱了他生前的成绩，也阻碍了后人对其作品的演奏。1936年，一个流浪汉发现了帕格尼尼的《D小调第四小提琴协奏曲》的管弦乐谱，这些乐谱被其后代混在其他文件中丢弃。后来，它与独奏谱重新结合，于1954年由亚瑟·格鲁米奥（Arthur Grumiaux）进行演奏，此时距离上一次演奏已经过去了一个世纪。贝多芬的《小提琴奏鸣曲》也有类似的轶事，在首演中，小提琴演奏家在视奏，而贝多芬还没有写完钢琴部分的乐谱。观众意识不到这种情况有多糟糕，除非住在维也纳这样的音乐之都，否则他们很少有机会多次聆听同一部作品。

新事物和新风格经常会遭到拒绝（新思想也是如此），因为这是人的本性，音乐中许多重大的突破性创新在最初的表演中都遭受到严厉的批评。随着时间的推移，它们已经成为歌剧、协奏曲、交响乐等主流音乐形式。之所以提及这一点，是因为创新也常常被视为一种不完美，但随着重复和了解，它可能会成为主流，也会抑制后来风格的发展。

技术的变化

作曲家一般没有固定的风格。相反，随着技术进步，人们可以制造不同的或更加强大的乐器，进一步了解声学和建筑科学，建造更好的音乐厅，当然还有能够录音和广播的电子设备，这些都为作曲家提供了机遇。事实上，录制音乐的尝试推动了电子放大技术。但作曲家们未曾料到，他们的作品不仅被录制，还会在录音和播放过程中由录音师进行平衡和“纠正”。

扩音技术提高了声音的穿透力，使声音能被更多人听到，这往往优于早期乐器的失真。对键盘音乐来说尤其如此，大约两个世纪前，这些作品经常在羽管键琴上演奏。羽管键琴的声音强度低，无法维持音调，会迅速走调。早期的钢琴在各个方面都取得了进步，可以保持适当的音强。这必然改变了作曲的目标。我们可能已经忘记，早期的钢琴与现代钢琴有很大的不同，所以在现代钢琴上演奏这些作品会产生截然不同的效果。例如，在1811年贝多芬创作的《大公三重奏》（为奥地利大公鲁道夫而作）中，他使用了三种强有力且相互匹配的乐器，分别是钢琴、小提琴和大提琴。三种乐器相互平衡。在现代的演奏中，即使由最优秀的钢琴家弹奏现代三角钢琴，其音强也会远远超过另外两种乐器。对钢琴协奏曲来说，技术进步已经将钢琴的声音强度提高了一千多倍！实际情况并没有看上去那么糟糕，因为人类大脑对音强的感知符合对数函数，所以如果音强提高了千倍，人们的感受可能是响度提高了十倍。

键盘乐器的使用存在一个意想不到的困难，即调音后，它们会变得不灵活。相比之下，歌手可以用微妙但可识别的方式改变音高，不同的文化使用的音阶也略有不同。以一个现代钢琴键盘为例，如图14.1所示，我们可以演奏一个标准的西方八声音阶（一个八度），用白键演奏，从一个C键到下一个C键。从不同的键开始，在一个八度内都有十二个半音。这种模式只是世界各地使用的八十多个音阶之一，连续两个乐音之间的音程可能各不相同。用音乐术语来说，升高一个八度（即从C到C）意味着频率加倍，且所有音都是如此。在音列中包含一个五度音程，频率比为3:2（C与G频率之比）。从历史上来看，大多数文化都从较少乐音的音阶开始，通常是五种不同的音（因此称为五声音阶）。简单来说就是只用钢琴上的黑键进行弹奏。这样可以得到一个音阶，比如从升F（F#）开始，上行频率加倍到下一个升F。不仅是五声音阶，还有十二个半音组成的音阶，在这些不同的音阶中，乐音的相对间距也各不相同。需要注意的是，尽管西方音乐采用的音阶有八个音，但一些20世纪的作曲家以及某些类型的爵士乐，对十二个半音进行了更精细的划分，通常称为四分之一音。

图14.1 钢琴琴键

注：如果弹奏白键，从C上行至下一个C，这种乐音布局可以定义一个简单的音阶。这个音阶使用了八个音，称为八度音阶。黑键，如C和D之间的黑键，对应升C或降D，具体要取决于所使用的音阶。如果只用黑键弹奏一个音列，这种模式类似于五声音阶（例如从升F开始至下一个升F）。

人类有各种各样的声音，从男低音到男中音、男高音、女中音和女高音，所以许多人发现在演唱一首歌的时候，自己的声音更适合其他调（例如F调或升A调）而不是C调。但若使用带琴键的乐器，则很难做到这一点，因为每首歌都需要在每次换调时重新调音。比如对调到C调的琴键来说，要换成其他调就意味着许多音都会发生明显的冲突和不协调。对于现代西方音乐，我们使用十二个半音，对于固定琴键，如果要使用不同的起始音，则每对相邻半音的频率比必须相同（即刻意制造缺陷）。升一个八度后，频率会翻倍，因此将一个八度分成频率比相等的十二个半音，即半音之间的频率比是二的十二次方根（，即1.059），这从数学的角度来说是可行的。这种律制称为“十二平均律”。它有一定的作用，但从音乐的角度来说不够完美，并且对演唱者的灵活性等方面造成了限制。一般听力正常的人都可以识别出其中的差异。

对一架钢琴来说，即使使用十二平均律，仍会出现许多问题，再加上演奏时需要同时使用多个琴弦和多个乐音，从而导致问题更加复杂。较高的分量（称为泛音）不仅不适合整齐的音阶，还包含不在任何音阶中的频率，并且经常与正在演奏的其他音的频率相冲突。一个优良的钢琴调音器可以通过轻微失谐来减少失真。典型的模式是给较低的音降调，给较高的音升调。它会发出一种独特的钢琴声音，但较高的“音”会与人声或小提琴的高音相冲突。电子键盘可以识别这种问题，许多电子键盘可以选择“钢琴”声音，它不会像真正的钢琴那样失真。这种替代性方法有时被称为“拉伸”调谐（针对机械钢琴）或“降调”调谐（使用一组降低音高的纯电子泛音）。这种方法具有可行性，因为泛音含量取决于电子方式，而不是琴弦和声卡的振动。歌手和弦乐演奏者也更喜欢电子钢琴，但它显然不属于高品质的钢琴声音。原则上来说，电子钢琴的声音可以用更复杂的软件来开发，以提高质量，但由于许多电子键盘与合成器都应用于流行音乐，而流行音乐的长度通常较短，对音质要求不高，因此我怀疑这方面的软件开发可能缺少一定的市场需求。

弹奏一个音

在所有关于十二平均律的数理背后，都隐藏着一种假设，即我们以一个频率演奏简单的乐音。我们可以使用音叉，但发出的声音很枯燥，无法与任何声音或乐器关联。尽管一些电子设备可以提供类似的音，但我们不能只用一个频率的音歌唱或演奏。一个比较理想的古典物理学案例是，将一根琴弦（比如小提琴琴弦）两端固定，弹动它从而发出一组音。小提琴弓上有粗糙的马毛，上面涂着黏性松香，它可以抓住琴弦并稳定地将它拉向一边。在某个时刻，琴弦逃脱琴弓，并迅速弹回，开始做锯齿状运动，如图14.2所示，从数学的角度来看，可以将琴弦的运动视为一组频率较高的谐波，其频率是基音的整数倍（1f、2f、3f、4f……），如果只有一根琴弦，那么每一次谐波的频率都呈对数递减（1，1/4，1/9，1/16……）。一把真正的小提琴就是一个放大器，它的实际强度模式与一根琴弦的强度模式截然不同，放大系数取决于乐音和乐器。

图14.2 琴弦做锯齿状运动的频率

注：小提琴弓拉动琴弦产生锯齿状位移，可以将它们分解为一组等间隔的频率。除了一个基音频率外，其余为泛音频率。在强度与频率的对数坐标图上可以看到一个理想化模式。G3是小提琴G弦的频率。

乐器产生的声音，以及我们认为自己听到的声音，都是大脑试图处理大量信息并找到可接受的快速简化方法的结果。大脑不仅会分析组成频率，还会通过交叉检查，通过频率差异分辨出基音。显然，对小提琴来说这没有问题，因为谐波频率是等间隔的（所以6f-5f=1f等）。图14.3展示了对一把中档小提琴测量后的数值。对于A弦（频率为440赫兹），我们可以看到一组间隔440赫兹的频率，并且强度稳步下降（大致与预想相同）。G弦（频率为196赫兹）很有吸引力，因为基音频率非常低，但也有一些强泛音，大脑可以从这些频率的差异中提取出基音（图14.3）。在这些测量中，即使缺失基音，我与学生都认为自己听到了G音。同样的情况可能也发生在低音提琴上，最低音的强度很弱，因为要制作一把等效放大的小提琴，意味着其背部要接近2米高！此外，我们也很难听到那些低频率。我们认为自己听到的声音其实是大脑对数据进行的富有想象力的操纵。早期的电话使用了完全相同的方法，即扭曲听筒的声音，以提供不同的语音频率，而这些语音频率并没有通过电话线的有限带宽传输。

图14.3 小提琴G弦和A弦的输出强度

注：对于这把小提琴，我们仍然认为自己听到了G弦的基音，因为大脑可以对频率进行处理，包括寻找泛音差频。对于A弦则没有这个问题。

钟声更令人难以理解，因为我们要分析的一组分音是非泛音，这意味着它们不符合小提琴那样等距、有序的模式。相反，它们包含一组范围较大且互不相关的频率。其中可能不包括主音或任何明显的泛音！我们从心理上分析钟声的频率，然后由大脑决定（猜测）这是什么音。这是非常主观的，所以不同的听众可能会“听到”不同的“基音”。

一把高品质的小提琴能在低音处输出功率。广播和录音系统不能传输低音提琴的基音，需要我们的大脑来填补被排除在外的部分。情人眼里出西施，但音乐是大脑选择的结果，让我们确信所听到的东西。我觉得自己的小提琴拉得不错，但有些人可能不这么认为。

通过测量琴弦随时间的位移与频率分量的强度之间的关系（称为傅立叶变换），可以进行声音分析，但对它的控制在很大程度上取决于小提琴制造师的技术，他需要制作一个木箱放大器。电子放大的难度更小，并且可以在更大的频率范围内降音，但由于它没有木箱设计的缺陷，因此音质可能会单调乏味。音乐工程欢迎缺陷。就成本而言，从一把普通的小提琴（售价130英镑左右），到斯特拉迪瓦里小提琴或阿玛蒂小提琴等顶级乐器（价格可能达到上百万），我们的看法可能也会有所不同。现代制琴师制造乐器时，电子设备也能发挥一定的作用，因为它可以用于分析不同成形阶段木材制成的小提琴板的频率响应。

第二个例子的分析更加困难，那就是观察古典歌手发出的泛音和其他杂散音。图14.4提供了基音的实时视图，以及专业歌手发出的大量分音。图中只展示了同一个音的两种情况。一种是抬高喉位，从而在更高的声区释放更大的力量——这适用于在大型音乐厅中传送声音。另一种是降低喉位，可以发出更加柔和、深沉的声音。我们都表示自己听到了预期的最低频率的“音”，并意识到不同的音质。看到分析时，我们很难相信竟然有多达50个频率分量。它们的范围从预期的男中音（C音频率为130赫兹），加上一些直接泛音，到由发声系统决定的大量不相关频率。通过喉位、头部倾斜、舌位、软腭位置以及口腔和嘴唇的形状，我们可以在一定程度上控制这些频率。意识到其中涉及的变量后，额外的频率数量也具有了可信度。同样令人惊讶的是，在大约五个八度音阶上，有一些分量（甚至是男中音）可以延伸到5000赫兹，达到钢琴琴键上最高音的频率范围。

图14.4 喉部的音调效果

注：图中显示了一位男中音歌手演唱低音C（频率为130赫兹）后五秒内记录的数据。“高”和“低”分别代表相对喉位。

我们没有将它描述为一堆选定的频率乱七八糟地混合在一起，而是将它赞美为一种动听的、有力的男中音。这是缺陷的胜利。高喉位的音因为频率高，因而具有良好的承载力，而低音则更加平滑、深沉。

之所以将本小节的标题命名为“弹奏一个音”，是因为我想通过本节的内容证明这是一个不可能实现的任务。此外，即使是演唱最基本的音乐，也有丰富的深度和音调特征，正因如此，音乐才会令人兴奋并具有吸引力。

声音的定向性与座位选择

两只耳朵可以提供位移信号，从而产生方向感和距离感，因此，在音乐会中，我们不仅可以听出强弱变化与演奏者之间的平衡，还可以判断单个演奏者的位置，以及反射信号。无论是音乐还是大厅的环境，这些特征都为我们提供了一种现场感。要通过电子方式复制这一点非常困难，不仅因为扬声器或耳机和室内声学无法匹配音乐会空间的频率响应，而且我们听到来自各种麦克风的混合接收，这些麦克风可能悬挂在远离普通座位的地方。将在房间内说话的声音与电视或收音机的声音进行对比，也能明显感受到差异。

声音的定向性不仅是音乐录制的重要因素，对于音乐会的选座也很重要。如果你喜爱小号，管弦乐队中高频声音的前向波束基本会指向指挥家，因此你可以沿着这条轴线选择座位。如果你选择一个距离相同但靠边的座位（例如能看到演奏者的地方），音强可能会下降100倍，我们感知到的响度大约只有四分之一。在许多音乐厅，不同乐器标准音强范围内的座位价格相同。每个人的好恶不同，希望放大或抑制管弦乐队或合唱团的不同部分。多麦克风录音和广播则丢失、修改或伪装了这一现实情况（即使它在名义上是立体声），这也是现场音乐和录音音乐明显不同的原因之一。录音师平等地“调整”乐器音强，使之平衡，因此独奏者可以借由人为的方式从其他音乐中脱颖而出。我们会下意识地处理所有详细的信息，从而提升享受音乐的乐趣，但电子设备无法提供这些微妙的信息。

最近我读到一则消息，现代音响师正试图在高级音乐厅中添加电子设备，以降低噪声，使之更接近激光唱片的水平，他们认为观众希望听到这样的效果。但我对此持保留意见。

一些对音乐的思考

可以肯定的是，音乐是人类和许多其他动物生活的重要组成部分。我们喜欢音乐，因为每一次演奏都是独一无二的，即使是播放激光唱片，我们在听音乐时的感受与注意力也会有所不同。我们并非要追求完美，因为变化是生活的调味品，我们因此才能认同音乐、演奏者和我们自己。况且我们的音乐品位多种多样，并且会随时间的推移而变化。就本书的目的而言，反复倾听与演奏中固有的缺陷正是音乐令人愉快的原因。

需要补充的是，在《音乐随文化与科学演变》（The evolution of music through culture and science）一书中，我对音乐的发展方式和原因进行了简要但更加全面的思考。