变声电影结局解析，--跟着崔叔看语言进化5

语言的产生比听觉系统的进化更加具有争议。其中最大的争议点集中在尼安德特人身上，尼安德特人生活在冰河时期的欧洲，距今约3.5万年。我们的祖先，智人大约是在6万年前开始从非洲陆续迁往世界各地。早在智人迁出非洲之前语言就已产生，这样就是说尼安德特人还没消失的时候，我们祖先就会说话了。尼安德特人是确定能够听到我们说话的声音的，但问题是，他们能听懂吗？可以和我们进行交流吗？

一种观点认为语言是智人独有的，也正是这个独有的语言能力，才让我们的祖先同其他史前人类的竞争中胜出。另一种观点则认为尼安德特人比预期的要聪明，他们其实已经具备了一定的语言能力，他们消失是由于同我们祖先的联姻，而不是简单的被消灭；有的人甚至会更进一步的认为海德堡人，也就是智人和尼安德特人的共同祖先，就已经拥有了语言。如果这个观点是对的，人类的语言早在几十万年以前就已经产生了。两种观点将人类语言产生的时间圈在了距今7万年到70万年之间。究竟哪种观点是对的呢？科学是否能够给一个定论？

%女生声带基频200Hz，男生110Hz

我们说话时的发声机理同其他哺乳动物的相比并没有什么不同。例如要发一个元音“e”，首先空气从肺部挤压出来，然后通过位于喉部的声带。声带快速地打开和关闭切断从肺部过来的气流，从而产生嗡嗡声。声带开合的快慢就决定了我们说话时的音高。一个成年女性说话时声带的开合频率为一秒钟200下，也就是200Hz，成年男性的会低一点，大约110Hz。

%共振峰

声带产生的声音会进入由喉腔、口腔和鼻腔共同组成的声道，进一步被改变。声带产生的嗡嗡声除了基频(200Hz)还带有谐频（400Hz、600Hz、800Hz），这些谐频很重要，正是通过控制声道的形状，来改变它们的相对强弱才让我们说出不同的元音。正是对声道的灵巧的控制能力才让我们同其他灵长类动物区分开。我们的认知能力让我们可以让声道做出快速和复杂的变化，这些变化连同对呼吸和声带的控制，让我们可以说出流利的语言。

声道其实就和小号里面的空气柱很像。在一组频率处，声音会被放大，这就是所谓的共振频率，如果声带发出的嗡嗡声的谐频同共振频率相同的话，就会被放大。声道的共振频率通常也被称为“共振峰”。试着说“hot-hat-hit”，你会注意到发不同元音时你的嘴的形状也会变得不同。软腭、舌头和嘴唇组成的发声器官会调整声道的形状获得发出相应元音所需的共振峰。

保持基频不变，仅仅是通过上面说的发声器官改变共振峰，完全是可以畅所欲言的。因为基频取决于声带的振动，只要说每个字的时候，声带的振动方式保持一致就可以。这样的说话方式在导演Clint Eastwood的作品The Good, the Bad and the Ugly里就能找到，里面的角色Blondie说话单调而沙哑。就像Clint Eastwood展示的那样，声带基频和共振峰的作用是不同的。在一些畅销的电子合成音乐作品里如ELO的Mr Blue Sky以及Daft Punk的Harder, Better, Faster, Stronger，声带发出的嗡嗡声被人工的音调给代替了，只保留了共振峰，即使这样，我们能够听懂歌词。

为了更好地理解语言的进化，通常也会将人类同现存的动物进行比较。现代人类的发声器官同黑猩猩有两处大不同。人类的喉部位置比猩猩的要低很多，猩猩的喉部附近比人类的还多了气囊。

%喉部位置

很多学者尝试弄清楚我们的喉部是什么时候往下移的，很多哺乳动物的喉部位置都比较高，主要是为了在进食吞咽的时候可以同步地呼吸。人类在婴儿期也是可以同时进食和吞咽的。但在三个月到四岁之间，小孩的喉部逐渐地下移。对于男孩喉部在青春期还会进一步往下移。

喉部的下移其实非常重要，否则我们都很难清楚地发出“beet”和“boot”。下移的喉部让舌头具备了更大的灵活性，可以让其在上喉部和嘴部之间快速的移动，形成准确的共振峰。喉部往下，舌根的位置也下移了，从而使得上喉腔和口腔可以独立的进行改变，否则我们说话会变慢且含糊。

Philip Lieberman在他的专著 The Biology and Evolution of Language中写到了一个很简单但有意思的小实验，这个实验可以演示我们说话时传输信息的效率。让一个朋友用手指快速的轻拍铅笔，你在旁边数并说出他五秒钟敲打的次数。你会发现朋友敲击的速度会比你数的要快，特别当他做了一定训练之后。我们数的最快的频率大概是一秒钟七到九下。而我们听力能够感受的最快节奏是一秒钟二十到三十下，快三倍左右。当说一个字例如”bat”时，我们并不是一个字母一个字母地说出的，这样说太慢，而是连起来，从而提高表达的效率。

为了能够流利清晰地说话，口腔和喉腔的长度必须差不多，也就是说从嘴唇到喉底部的横向距离需要和从声带到软腭的距离差不多，这样灵活的舌头可以独立地改变两个发声腔体的截面积。观看人说话时的MRI影像，可以看到一开始舌头是一个圆球形。一旦开始说话，舌头就会变成各种不一样的形状，像是在声道里跳舞。你可以试着说下“see”和“ma”这两个词，感受下说不同元音时，舌头位置的变化。说“see”，舌头会往上抬，形成较小的口腔，说“ma”舌头会下移，形成较大的口腔。与口腔不同，很难看到垂直的喉腔的变化。说“see”，舌头前移，会打开喉腔，说“ma”，舌头回缩，喉腔会被限制。

%什么是超级元音？

元音“see”被称为超级元音。为什么呢？这要是因为它在帮助我们听懂不同人说的话方面起到了特别关键的作用。由于每个人的声道不可能都是一样的，这就意味着传达语言信息最重要的”共振峰”也会不一样。当你说“bit-bet”时，两个词的频率很有区分度，听的人很容易区分你说的内容。不同的人说这两个词时，往往有时候不容易区分。一个矮一点的说“bet”可能会和一个高一点的人说“bit”听起来很像。那我们是怎样解决这个问题的？主要是我们听别人说话时，我们会不自觉地估计说话人声道的长度。这时候超级就会用到元音“see”。当说“see”时，舌头会尽量地往前伸，伸到不能清晰发出声音为止，也就是到了一个极端的位置，这时候听的人就可以估计整个声道的总长度，相当于给语义理解做了一个标定的工作。

%海德堡人的声道尺寸和现代人类10岁左右的小孩相当

口腔和喉腔的相对长度对于我们能否流利的说话很重要，因此弄清楚人类祖先的这两个尺寸对于弄清楚语言的进化很有必要。但问题在于，怎么测量评估这些已经灭绝的远古人类的口腔和喉腔尺寸是个问题，因为发声器官很难形成化石。U型的舌骨是唯一一个相关的可能会被保留下来的结构，但也很难发现。在以色列发现了一个六万年前的尼安德特人的舌骨，和现代人类的很像。像这样的舌骨样本极其珍贵，因此这个发现也让人很激动。不管怎样，舌骨毕竟不是一个很理想的表征人类说话能力的结构。另一个更加重要的发现，是53万年前的一个海德堡人的化石，包含了七个完整的颈椎骨。这让西班牙的古人类学家Ignacio Martinez和他的同事有机会测量喉部的长度并进一步评估声道的尺寸。他们得出的结论是海德堡人的声道尺寸和现代人类10岁左右的小孩相当。

进化生物学的研究可以证实海德堡人应该已经具备了说话的能力。婴儿在一个月的时候，口腔和喉腔的长度比例大概在1:1.5，长到九岁时，会达到最佳比例1:1。小孩说话虽然没有大人说地流利，但他们早在九岁就开始说话了。这也就是说，即使早期人类的喉部没有完全的下移，他们的发声结构已经能够支持他们说话了，尽管还不是很流利。

%万事俱备，只等智力

最近一个突破性的研究结果更是演示了猴的声道结构都可以发出单词语音。那为什么它们没有进化出语言呢？答案是它们的智力水平不够，不能很好地控制发声器官。维也纳大学的Tecumseh Fitch及其同事做了一个模拟，如果猕猴能够很好的控制发声器官，那么它们能够说成什么样子？它们利用X光线构建出了猕猴的声道结构，并计算相应的共振峰频率。结果表明猕猴可以发出很宽范围内的共振峰频率以及多种元音，随后将这些信息输入到了语音合成器里。不确定为什么他们使用“will you marry me?”作为demo，但结果听起来像是指环王里的Gollum在说话。不是很清楚，但也能听得懂，这个试验至少证明了非人类的灵长类动物的声道结构是能够发出高级语言的。

上面的研究似乎削弱了之前提高的较低的喉部是语言进化的重要标志的说服力。即使不是为了语言进化，那我们的喉部为什么下移也还是要弄清楚的？较低的喉部位置其实带来弊端，会更容易引起窒息，可以推测喉部的降低可以带来更大的好处。人类其实不是唯一的具有永久低喉部的动物，考拉和蒙古小羚羊也具有这一特征。狗和其他动物有时候也会暂时性地将喉部下移。这是为什么呢？

%男孩青春期为啥声音会变粗？

降低喉部位置，声道的长度就会被拉长，共振峰频率也会降低。较低的频率意味着体型较大，这也许就是我们喉部位置下移的原因。男孩喉部在青春期的二次下移也能佐证这个观点。男孩喉部在青春期的二次下移并不能提高说话的能力，而仅仅只是较低男孩说话声音的音调，让人觉得自己的体型很强大，从而更好地吸引异性。

相比于人类，大猩猩、黑猩猩以及委黑猩猩在喉部还保留有一些气囊组织。这些气囊可以让它们的声音更加的低沉。它们的U型舌骨多一个杯型的凸起，这个凸起主要作用被认为是为了连接声道和气囊组织的。海德堡人是没有这个气囊组织的，因此可以推测人类的气囊组织是在3.3亿年前到53万年前之前消失的。气囊的消失有助于语言的产生。阿姆斯特丹大学的Bart de Boer 通过试验演示了气囊是如何影响说话的。他制作了一些有机玻璃管模拟声道，用来发出元音。有些带气囊组织，有些没有。试验发现，用带气囊组织的有机玻璃管发元音时，人们很难区分发出的不同元音。这个试验证明气囊确实会影响我们说话。综上，也就是说我们的声道结构最晚在50万年以前就已经完全可以支持我们流利地说话了。

尽管关于声道的进化科学上已经有了很多的发现和证据，但这对于弄清楚语言是怎样产生的还远远不够。

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