声学·科学史 | 怎样才能让声音不消逝？
徐来
2017-09-19
世界好大，奇妙的事情每天都有，我们一起去发现吧！
声学·科学史 | 怎样才能让声音不消逝？
| 暖爸型转述师 | ：金北平
徐来
我们每天都要和别人说话，也听别人说话。但是声音这个东西，看不见摸不着，没有办法把它保存下来。
当然，我们可以通过其他方式来保存和传递声音。今天我要跟你说的就是记录声音这件事儿。
你用过磁带吗？
如果打开微信或者其他什么通讯软件，按住按钮，你就可以和任何人说话，松开手指，声音就发送出去了。在这个时代，想传递一段声音已经变得很容易。如果是10年前，就没这么容易啦。那个时候，大家可以通过电脑来录制一段声音，但是必须要把它储存成一个单独的文件，然后通过邮箱或者其他软件传送。
再往前，在你爸爸妈妈小的时候，那就更难了。那时候，电脑在中国还没有普及。记录和保存声音的工具是磁带。这个东西，现在已经不容易看到了，它是一种涂了磁粉的塑料带，卷成小卷儿，装在塑料盒里。塑料盒里有两个轴，可以把磁带小卷儿卷在上面，无论是记录声音，还是播放那些声音，都需要特定的设备。用起来还挺麻烦的，更重要的是，不但磁带上的磁粉会脱落导致声音无法播放，而且磁带本身也很容易折叠变形。
再往前，可就更麻烦了。那是唱片时代。声音被记录在塑料材质的圆盘上。需要用非常大的设备才能播放。而录制声音和制作唱片的工具，更是复杂，个人或者家庭几乎完全没有可能拥有这样的东西。
磁带
马丁维尔记录下声音信号
如果再往前，人类所使用的记录工具就只有纸和笔。记录者们只能把自己看到的和听到的内容记录成文字。有些人，则把这样的场面绘制成图画。这样的方式，最多只能记录人们说话的内容，而无法直接展示声音本身。
因为过于依赖文字记录，有人甚至想直接把声音变成文字。那是在170年前，当时，法国巴黎有一位出版商，叫马丁维尔。作为出版商，他每天都要处理很多的速记稿。速记就是一门用特殊符号系统记录语音的快写技术。马丁维尔对速记的方法很有心得，自己还写了一点东西，总结提高速记效率的经验。但是，速记本身，是听着别人说话，然后把内容记录下来，这个还是太费事了。
马丁维尔就想，我们最好把声音描绘下来，然后根据这个描绘，来直接生成文字。这个想法很厉害，实际上，他当时讨论的是我们现在非常热门的一种技术：声音识别。
要识别声音首先要记录声音。马丁维尔最终想到了一个办法，并且很快提交了一个设计。1860年， 马丁维尔设计了世界上第一台留声机。这个留声机很特别，它把声音记录在了一张用烟熏过的纸上 。声音先被一个大喇叭收集起来，然后声音的震动会传输到一根细细的针上，针的颤动在烟熏过的纸上划出了浅色的线条。声音终于被记录了下来。
他当时用这个留声机录下了人类历史上第一段声音记录，是一首法国儿歌。后来，人们还通过当时的声音记录，把这首歌个复原了出来，如今你在互联网上还能听到这首歌——这首歌也是目前我们能听到的最古老的人声。
中央电视台的新闻频道曾经报道过，人类历史上最古老的录音。新闻中播放了科学家根据马丁维尔的烟熏纸复原出来的一段声音。时间不长，只有十秒钟。由于版权限制，我就不给你放视频地址了，感兴趣的话，可以去央视网站，搜索到这段新闻。
马丁维尔
马丁维尔用烟熏过的纸记录声音的震动。
爱迪生还原了声音
不过，你注意到没有，马丁维尔设计的留声机，实际上并不是留声机。他只是记录了声音信号，但并没有发明有效的方法把这个声音还原出来。 世界上第一个不但记录下声音还能重新放出来的人，你应该很熟悉，他是爱迪生。
其实爱迪生并不是主动要设计一台留声机的。他当时是在改进电话的设计。我们知道，电话是贝尔发明的。但是电话的最初设计，跟它在实际使用过程中的效果，并不是一码事儿。所以，需要很多人慢慢改进每一处细节，来让这个东西变得更好，更实用。而爱迪生当时就是在做这样一件事，他当时在试图改进电话的话筒。在这个过程中，他发现，可以用一些新的东西来记录细针的震动。虽然他在整体思路上和马丁维尔的思路非常相似，但是这一次爱迪生使用的存储材料是柔软的铝箔。先用针尖在铝箔上刻出划痕，留下自己的声音，然后通过划痕来把针尖的颤动重新复原成声音。
当时，爱迪生用来测试的内容同样是儿歌，就是著名的《玛丽有只小绵羊》。
1878年，爱迪生在这张锡箔上录制了一段声音。图片来源：tech.sina
铝箔虽然柔软易产生划痕，但是有一个致命的问题：太软了留不住。放不上几遍，铝箔就被弄得面目全非，上面的声音自然也就播放不出来了。
爱迪生与他所发明的早期留声机。图片来源：wiki
录音使用的锡箔非常脆弱，播放几次后，唱针就会将其撕裂。图片来源：tech.sina
就在爱迪生发明留声机10年之后，一个名叫柏林纳的人发明了一种以碟片为存储材质的留声机。这个设计的好处是，放置碟片所占用的空间相对来说比较小，而且碟片更容易被复制。被复制就意味着可以被传播，碟片式的留声机很快就流行起来。
随后，柏林纳又发明了批量复制声音碟片的技术，大大提高了碟片的复制效率。到了这个时候， 声音记录、储存领域最关键的一个行业终于诞生了，那就是唱片业 。虽然那个时候，每张唱片最多只能储存10分钟的声音。但是巨大的好处已经使得它成了声音的象征。不过，这个象征地位并没有占据太长时间。
1931年10月18日，爱迪生在留下了许多了不起的发明，以及创建了著名的“通用电气”之后，离开了人世。他不经意中发明的留声机，变成了电唱机，走进了很多普通的家庭。
博物学家养成记
其实，记录自己声音的方法还有很多种。试试看，选择一种不需要电脑的方法，记录一下自己的声音，然后放出来听一听，自己被录制下来的声音，和自己平时听到的声音有什么不同？
今天我们学习了3个知识点：
法国人马丁维尔用一张烟熏过的纸来记录声音的震动，实现了世界上第一次声音记录。内容记录的是一首法国儿歌，不过这个记录无法被还原出来；
爱迪生用针尖在铝箔上刻划，记录下声音，然后通过划痕，重新把声音还原出来，这样他就发明了留声机。这是人类第一次能够复现声音；
柏林纳设计了一种碟片，可以把声音刻划在上面，然后批量复制。通过这个方法，唱片业诞生了。留声机终于变成了电唱机。
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徐来
今天，是博物学陪伴你的第 161 天，恭喜你，又收集了一个新知识！下一期我们继续研究。