撰文 | 小庄

 

英国皇家学会（Royal Society）成立于1660年，是世界上现存的最古老的国家科学机构，其早年在科学的指导、传播方面开创了几乎是革命性的局面，从1665年开始他们推出了《哲学学报》，这也是历史最悠久的连续出版的科学期刊，便是这本刊物，确立了同行评议的重要概念，为后人所奉行，此外像是胡克的《微生物学》和艾萨克·牛顿的《数学原理》这样的殿堂级经典著作，初版也是由他们出版介绍给大众的。

 

 

皇家学会的晚会上，科学爱好者们乐于听到各种新学说和见到各种新潮科学玩意儿

 

这个学会还有一个对后世影响巨大的传统，称作Soirées，意为晚会，就是在聚会上介绍科学发现，也被称作Conversazioni。最初这种晚会以私人聚会形式出现，直到1871年，学会专门成立了Soirées委员会，并辟出活动津贴，赞助酒水饮料和音乐娱乐，把它办成了一项喜闻乐见的公开活动，并在1876年开始邀请女性来参与。1891年左右，Soirées终于迎来了它的第一位女性演讲者。

 

Margaret WattsHughes，1842–1907

 

从各种意义上来说，玛格丽特·瓦茨·休斯（Margaret Watts Hughes）都是一位足够传奇的人物，堪称他们那个时代的海蒂·拉玛（Hedy Lamarr），横跨娱乐和科学两界。她的真实身份是一位威尔士歌手兼作曲家，却在演唱之余发明了一种装置，用来进行声音共振实验并对这种现象加以观察，把声音产生的几何图案展现、记录下来。一百多年前的非凡夜晚，在皇家学会的晚会上，面对台下黑压压一片带着好奇和挑衅目光的绅士们，玛格丽特开始介绍自己拍下来的那些“声音图形”（Voice-Figures）。

 

“1885年，我在寻找一种能够简单指示人声强度的方法时，第一次见到了这些符号，它们模式多样，成形各异，从那一刻开始就吸引了我大部分的注意力。我用的这个装置叫做eidophone。它很简单。它仅仅由一种弹性薄膜构成，比如很柔软的薄橡胶，紧紧绷在任何一种形式的话筒上，声音通过一个形状方便的宽口管送进去。某些情况下，话筒都可以不要，薄膜可以直接绷在宽口管的一端。”

 

她制作了好几种样子的eidophone，并以示意图把它们画了下来——

在表演中，则大概是下面这个状况——

演讲中，玛格丽特提到，自己先是用沙子和石松粉来进行实验，后来又换成了薄薄的液体，比如水或牛奶，将eidophone上那个覆盖着薄膜的圆盘覆满。当管子里传出合适的音调时，液体表面就会出现美丽的图案，并且随着音调变化而变化，甚至，较高的音符出现时，液体会被激起一股水花。为了更好地观察这股水花，她甚至需要改变液体的密度。而加入其他粉末或颜料，也能获得格外惊艳的图案效果，越到后来，越神奇：

 

“有一天忙着制作这类图形时，我注意到在每个运动中心的正中间有一个小小的形状，像一朵勿忘我！在尝试分离这些微小形态的过程中，我发现，通过在圆盘上只放少量的湿色浆，然后唱持续的音符，许多小图形就会依次出现。”

 

通过实验不同表面，不同液体，不同频率的声音，玛格丽特创造了很多图形，她把它们叫做雏菊、三色堇、蛇形、蕨类……在演讲中，她不仅给听众们展示了这些图片，还仔细地分析了它们各自的产生条件，其中很多都揭示了声学中的重要规律，她也希望有更专业的学科知识来对此加以解释。

 

“我想补充一点,那就是我是作为歌手来进行这些实验，用自己的声音作为调查工具，我必须把问题留给更熟悉自然科学的其他人，来把这些表象和已知的事实和规律进行匹配。从一个阶段到另一个阶段，问题一个接一个地出现在我的面前，直到我不断感到自己站在神秘面前，虽然我似乎瞥见了什么，但它在很大程度上还是隐藏着的。”

玛格丽特所涉足的领域，正是后来被命名为“音流学”（Cymatics）的声音研究方法，通过在板、膜片或薄膜表面看到声音的振动，瑞士生理学家和博物学家汉斯·詹尼（Hans Jenny）在其1967年的同名著作中命名了这个词，其来源于希腊语“kuma”，意思是“巨浪”或“波浪”，用来描述声音和振动对物质的周期性影响。对“音流学”的讨论和研究，实际上可以追溯到达·芬奇、伽利略和胡克，达·芬奇注意到了桌子上灰尘的图案变化，伽利略在刮擦黄铜板看到了铜屑形成的细条纹，胡克则用小提琴和面粉来展示了这种现象，不过真正奠定了其学科基础的，是一位德国人恩斯特·克拉德尼（Ernst Chladni）。

 

在18世纪70年代，克拉德尼把沙子撒在金属盘上，观察沙粒在盘面上拉弓时的振动，绘制了许多精细的图形。他在整个欧洲内巡展，演示这一看似神奇的现象，甚至引来了拿破仑前往观看。这位皇帝被深深打动，遂与法国科学院联合举办了一场竞赛，征求对沙型的数学解释，1816年，年轻的法国女数学家玛丽-索菲·姬曼（Marie-Sophie Germain）以一篇相关论文赢得了这场竞赛的3000法郎奖金，也是一段佳话。克拉德尼则于1878年出版了《声学原理中的新发现》（Entdeckungen ber dieTheorie des Klanges）一书，树立了自己“声学之父”的江湖地位。

 

而在那个世纪末，另一位女性以自己发明的机器将这个美丽的佳话继续，虽然并不为很多人所知，但玛格丽特·瓦茨·休斯不该被从声音科学的这段历史中抹去。当然，她也有将自己的实验和发现出版出来，是一本叫做The Eidophone的小册子，幸有此举，使得我们还能看到当年那些令人惊叹的“花形”。它们的原型则已经成为玻璃上的艺术品，经过现代手段的修复，被放置在美术馆里，简直带上了一股神圣灵光。

 

Margaret Watts-Hughes作品，《玻璃上的颜料》，来自Cyfarthfa Castle Museum and Art Gallery

 

Margaret Watts-Hughes作品，《玻璃上的颜料》，来自Cyfarthfa Castle Museum and Art Gallery

 

Margaret Watts-Hughes作品，《玻璃上的颜料》，来自Cyfarthfa Castle Museum and Art Gallery

 

Margaret Watts-Hughes作品，《玻璃上的颜料》，来自Cyfarthfa Castle Museum and Art Gallery

 

参考文献

 

https://royalsociety.org/about-us/history

 

http://blogs.royalsociety.org/history-of-science/2013/03/08/women-of-the-conversazioni

 

http://web.mit.edu/redingtn/www/netadv/SP20140310.html

 

https://medium.com/swlh/margaret-watts-hughes-and-the-shape-of-the-human-voice-d9f1a023c0c1

 

https://publicdomainreview.org/essay/picturing-a-voice-margaret-watts-hughes-and-the-eidophone

 

https://www.cymascope.com/cyma_research/history.html

 

https://www.caninomag.es/mujeres-que-vieron-el-sonido-6-pioneras-de-la-musica-visual

 

本文经授权转载自微信公众号“科学技术研究中心”。