科学家揭示粉笔刮擦黑板为何如此难听

顾汉现

作者：赵路 来源：科学时报 发布时间：2011-11-3 9:53:00

科学家揭示粉笔刮擦黑板为何如此难听



声学家对为什么粉笔滑过黑板的声音如此让人难受有了一定的了解。图片来源：Fotosearch

有些声音听起来让人抓狂，比如粉笔在黑板上滑过的声音。这种噪音让许多人不寒而栗，但研究人员一直不知道这到底是因为什么。如今，一项新的研究发现这里面有两个因素在作祟：对声音来自何方的认知，以及人体耳道的糟糕设计。

之前的研究已经发现，那些令人厌恶的声音似乎来自于声音频率的中间范围。但科学家一直无法确定到底是哪些频率，以及解释为什么它们听起来会如此痛苦。因此德国科隆市媒体和通讯Macromedia大学的音乐学家Michael Oehler和奥地利维也纳大学的Christoph Reuter，要求听众在一种听力测试中为声音排队。结果显示，指甲或粉笔在黑板上滑过的吱吱声是所有录音中最让人无法接受的声音，其他还包括泡沫塑料发出的吱吱声以及用叉子刮盘子发出的声音。

研究人员随后对指甲和粉笔的录音进行了修饰，删除或减弱了不同的频率范围。他们同时还有选择性地将一些音乐片段或是类似噪音的刮擦声加入其中。随后，一些听众被要求告知声音的真正来源，而另一些听众则被要求告知这些声音来自于现代的哪段乐曲。相同的听众最后被要求评价这些声音是令人愉快的还是令人厌烦的，与此同时，研究人员测量了受试者的一些生理指标——心率、血压以及皮肤的导电性。

Oehler和Reuter在本周于美国加利福尼亚州圣地亚哥市召开的美国声学学会会议上报告说，当一名听众听到那些令人不愉快的声音后，其皮肤导电性将产生显著变化，这意味着这些声音能够导致可测量的生理响应。更令人感到惊讶的是，研究人员发现，令人感到不愉快的声音频率大约集中在2000到4000赫兹的范围内。除去这些声音则会让人听起来舒服得多。

研究人员发现，对声音评价的变化还取决于听众认为的声音来源。如果他们认为一种声音来自于音乐，那么对其的评价也较高——尽管这种声音实际上是由粉笔滑过黑板产生的。虽然如此，但受试者的皮肤导电率却依旧会发生变化。

研究人员还推测人类耳道的形状或许应对这种痛苦的反应负责。之前的研究曾表明，耳道放大了某些频率的声音，其中就包括2000到4000赫兹的范围。研究人员表示，粉笔刮黑板的声音可能在我们的耳中被放大到令人产生痛苦的地步。

Oehler和Reuter未来打算进一步研究令人讨厌的噪音的相关参数。他们表示，搞清了究竟是什么让这些声音听起来如此难受，将帮助工程师减少那些令人讨厌的噪音，例如吸尘器的嗡嗡声，以及工厂机器的轰鸣声。

（赵路 译自www.science.com，11-11月2日）

《科学时报》 (2011-11-03 A4 国际)

顾汉现

网友发帖：


2011-11-3 22:06:11 frake ：
记得10年前看文献的时候有人认为这是因为其特定频率与灵长类祖先警戒时的声音相似，因此带来不适感。


2008-06-04 13:09:55 波波菜：
因为这与我们的祖先猿古人有着很大的关系，我们的祖先就是靠发出一种特殊的声音，来警告同伴有危险，当同伴听到这种特殊声音时，就会知道危险的存在，会马上做出防御或逃跑的措施。随着人类的不断进化，现代人类已经不能像我们祖先一样，可以发出那种声音了，因为我已经有了人类的语言，而那种特殊的声音，就和我们听到的“指甲划玻璃的声音”是一样的，因为人类在某方面还保留着祖先的特征，因此，当人类听到这“指甲划玻璃的声音”时，就会产生我们祖先在当时的那种惊恐，焦燥，以及几乎要发疯的感觉了。
只要是正常的人类，就不可能不对这种声音产生影响。（这是科学家研究出的结果）


2008-06-05 01:36:51 红色钢铁：
搜到的解释：
============
人听到刮碗的声音会异常难受

这是一个经典问题，
就目前而言，关于这个问题，还没有定论。事实上，古希腊哲学家亚里士多德最早观察到它，并记录了这种声音使人打寒战的现象。在英文中，Gride是用来描述这种现象的专有词汇。

在1986年以前，人们一直认为，是频率导致这种声音使人不适。但是，这种猜想在实验室中被证实是不正确的。

1986年，西北大学克雷萨普神经系统科学实验室的3位科学家，对这个“心理声学”进行了4项实验。他们录下了这种声音，并且，通过过滤不同音频，来让测试者试听。结果表明，滤掉高频，受测者仍然受不了；而滤掉低频，受测者反而认为能接受；加大或者调节音量，受测者感觉依旧。

最后，科学家拿这种声音，和自然界的声音进行了类比。结果发现，这种声音和一种低等灵长类动物——日本长尾猿的警告声非常相似。

基于这个事实，科学家推测，人类之所以会对黑板刮擦声如此敏感，可能是进化早期遗留下来的简单反射。它也许是和早期同类的危险警告声相似，也许是进化早期某种天敌的叫声相似。

当然，这些都只是猜测。所以，关于黑板擦问题，目前尚无定论。

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这种声音与某类猴子在察觉到危险情况时发出的声音相仿，所以有一种说法认为，这是人类在进化过程中残留下来的一种回避险情的条件反射之一。用指甲在玻璃黑板上乱划的声音的确令人产生一种说不出的讨厌。在美国，人们把这种声音叫做“blackboard screech”（黑板的金属切割声）。究竟是什么原因使得人们听到后浑身感觉不自在呢？美国西北大学神经科学研究所对这种凄厉的声音的研究工作始于1988年。声音就是空气振动，通过振动在1秒钟内形成的波的次数称之为“周波数”，单位用赫兹（Hz）表示。比如大座钟的声音低沉，周波数很低，而喷气式飞机起飞前发出的尖叫声周波数就很高。人耳可以听到20HZ～20000Hz的声音。

对划黑板声的研究是从分析它的周波数结构开始的。自然界的声音是有许多周波数集中形成的，能够引起人们听觉不愉快的原因首先怀疑的是周波数高。于是，从黑板的声音中先去除了周波数高的声音，但是，那种刺耳的感觉仍然存在。

接着，把注意力集中在周波数稍低的声音上，将周波数在1000HZ～2000Hz范围内的声音（1000Hz的声音大概接近于女高音美声中的最高音域）摘除掉，结果令人浑身不自在的声音没有了。对声音的大小也进行了实验，其中没有因果关系。因此，造成听觉不快的原因并非黑板声音中最高的周波数。

把这种声音与自然界的声音进行了比较，结果意外地发现，一种猴子在察觉情况危急时发出的尖叫声（警戒声）与这种玻璃黑板的划声极为相似。接受了这个实验结果以后推测，我们在听到这种声音以后出现的毛骨悚然的不自在感觉，也许是我们人类刚刚学会用两条腿走路时的“远古记忆”，即唤醒了我们沉睡已久的“附近有险情存在”的远古记忆。也就是人类在进化过程中依然残留着这么一种条件反射。

再者，分析人们看到电影中恐怖镜头的时候发出的尖叫声，据说无论是哪个国家的人，其尖叫声的周波数都极为相近。看来这种不快的感觉是相通的，这里也许潜在着一个与我们人类的起源交织在一起的重大课题。