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文/周静嫣 做个游戏吧。把枕头套紧绷在一个空桶的口上，周围的人从不同的距离把乒乓球往桶口扔。每个人都可以按照自己的想法决定扔球的次数和速度。你的任务就是观察枕头套的起伏情况，判断共有多少人，他们分别是谁，他们正在走近还是走远，或者是原地不动。 是不是觉得很难？如果有人告诉你，这个游戏模拟了大脑听觉系统的部分工作方式，你是不是难以置信？可事实的确如此。声音是通过空气传播的。空气分子按照一定频率振动，敲击着耳膜，使耳膜起伏。大脑必须通过耳膜的起伏情况来判断外面的世界究竟发生了什么。 大多数人认为，世界就是我们所看到的、所听到的那样。然而，许多科学家指出，我们所看到的、所听到的客观世界实际上是一系列脑部活动的结果。从这个角度来看，音乐只不过是大脑制造的一种幻觉而已。 自动填充 首先，大脑通过专门的神经网络将声音分解为音调、音色、空间位置、响度、回声环境、旋律重复等信息；接着，再将这些基本信息整合成一个可以被感知的整体。在这种分解和整合的过程中，大脑面临许多困难，例如，不同的声音可能使耳膜产生类似或相同的起伏；部分声音可能会被其他声音所覆盖，甚至可能丢失。因此，外面的世界究竟发生了什么，大脑必须进行猜想。如果感官输入的是音乐，情况就更加复杂了，这种猜想还要考虑许多声音之外的要素：聆听熟悉的乐曲时，我们对于后面的旋律的期待，演员演奏时的突发情况，等等。 就这样，大脑根据我们实际上听到的声音和我们认为自己应该听到的声音，构建出听觉的“真实”。这种思维方式是人类在长期的进化过程中形成的：在遭到威胁的情况下，认知系统将缺失的信息自动补足，从而帮助我们快速做出决定，提高生存机会。 美国认知心理学家沃伦的一个实验证实了大脑的这种思维方式。他录下了一句话，然后从磁带上剪去一段，用相同时间的噪声代替丢失的部分。沃伦将经过剪辑的磁带放给其他人听，几乎所有受试者说，他们完整地听到了那句话和噪声。然而，大多数人却说不出噪声是何时发生的。这是因为听觉系统补足了丢失的语言信息，使那句话听上去就像没有剪切过一样。 这种自动填充功能可以帮助作曲家营造出奇妙的听觉效果。例如，在一段旋律中插入其他乐器声，而听众却不会觉得旋律被打断了。我们在聆听钢琴或是低音提琴的最低音时，听觉效果也差不多。实际上，那些乐器无法产生频率那么低的声音。然而，我们的耳朵自动填充了相关信息，使我们产生了幻觉，认为听到的声音频率真的那么低。 多种幻觉 人类可以根据声音的频率和回声等信息感知自己所处的空间。例如，大脑可以根据回声的效果来估计一个封闭空间的大小，判断它是一间狭小的浴室，中型的音乐厅，还是有着穹顶的大教堂。录音工程师擅长利用这些信息来模拟现实世界，获得逼真的效果。例如，当我们戴着耳机欣赏音乐时，经过处理的回声能让我们感觉自己在音乐厅里欣赏现场表演。录音技术还可以利用我们对空间的认知创造出超现实的特殊效果。 除了构建空间幻觉，音乐还能创造另一类幻觉。声音到达两个耳朵会有几毫秒的时间差，人类正是以此来确定物体的方位的。许多著名的乐队和音乐家正是利用了大脑对时间的敏感，通过信号的多重延迟营造出神秘而又充满诱惑的未知世界。 然而，音乐的最终幻觉也许是结构和形式的幻觉。一系列音符本身并不能使我们在听音乐时产生丰富的情感联想，人类欣赏音乐的能力来自于不断积累的音乐体验，以及善于学习和更新的神经网络。当我们聆听新音乐或者再次聆听熟悉的音乐时，神经网络都能感知、记忆并自我修正。就这样，大脑逐渐学会了适用于我们文化的“音乐语法”，如同我们在特定的文化背景下学习语言一样，并最终使我们理解音乐，被音乐深深打动。 ——选自《科学画报》 科学画报微信和科学画报期刊入选“2014年公众喜爱的科普作品”，我们需要您的支持，请点“赞”把我们留在榜单上吧！ 请点击左下角“阅读原文”为我们点“赞”，您的支持就是我们的动力！ |
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