2022年02月11日
語言的產(chǎn)生比聽覺系統(tǒng)的進(jìn)化更加具有爭議。其中最大的爭議點集中在尼安德特人身上，尼安德特人生活在冰河時期的歐洲，距今約3.5萬年。我們的祖先，智人大約是在6萬年前開始從非洲陸續(xù)遷往世界各地。早在智人遷出非洲之前語言就已產(chǎn)生，這樣就是說尼安德特人還沒消失的時候，我們祖先就會說話了。尼安德特人是確定能夠聽到我們說話的聲音的，但問題是，他們能聽懂嗎？可以和我們進(jìn)行交流嗎？
一種觀點認(rèn)為語言是智人獨有的，也正是這個獨有的語言能力，才讓我們的祖先同其他史前人類的競爭中勝出。另一種觀點則認(rèn)為尼安德特人比預(yù)期的要聰明，他們其實已經(jīng)具備了一定的語言能力，他們消失是由于同我們祖先的聯(lián)姻，而不是簡單的被消滅；有的人甚至?xí)M(jìn)一步的認(rèn)為海德堡人，也就是智人和尼安德特人的共同祖先，就已經(jīng)擁有了語言。如果這個觀點是對的，人類的語言早在幾十萬年以前就已經(jīng)產(chǎn)生了。兩種觀點將人類語言產(chǎn)生的時間圈在了距今7萬年到70萬年之間。究竟哪種觀點是對的呢？科學(xué)是否能夠給一個定論？
%女生聲帶基頻200Hz，男生110Hz
我們說話時的發(fā)聲機(jī)理同其他哺乳動物的相比并沒有什么不同。例如要發(fā)一個元音“e”，首先空氣從肺部擠壓出來，然后通過位于喉部的聲帶。聲帶快速地打開和關(guān)閉切斷從肺部過來的氣流，從而產(chǎn)生嗡嗡聲。聲帶開合的快慢就決定了我們說話時的音高。一個成年女性說話時聲帶的開合頻率為一秒鐘200下，也就是200Hz，成年男性的會低一點，大約110Hz。
%共振峰
聲帶產(chǎn)生的聲音會進(jìn)入由喉腔、口腔和鼻腔共同組成的聲道，進(jìn)一步被改變。聲帶產(chǎn)生的嗡嗡聲除了基頻(200Hz)還帶有諧頻（400Hz、600Hz、800Hz），這些諧頻很重要，正是通過控制聲道的形狀，來改變它們的相對強(qiáng)弱才讓我們說出不同的元音。正是對聲道的靈巧的控制能力才讓我們同其他靈長類動物區(qū)分開。我們的認(rèn)知能力讓我們可以讓聲道做出快速和復(fù)雜的變化，這些變化連同對呼吸和聲帶的控制，讓我們可以說出流利的語言。
聲道其實就和小號里面的空氣柱很像。在一組頻率處，聲音會被放大，這就是所謂的共振頻率，如果聲帶發(fā)出的嗡嗡聲的諧頻同共振頻率相同的話，就會被放大。聲道的共振頻率通常也被稱為“共振峰”。試著說“hot-hat-hit”，你會注意到發(fā)不同元音時你的嘴的形狀也會變得不同。軟腭、舌頭和嘴唇組成的發(fā)聲器官會調(diào)整聲道的形狀獲得發(fā)出相應(yīng)元音所需的共振峰。 保持基頻不變，僅僅是通過上面說的發(fā)聲器官改變共振峰，完全是可以暢所欲言的。因為基頻取決于聲帶的振動，只要說每個字的時候，聲帶的振動方式保持一致就可以。這樣的說話方式在導(dǎo)演Clint Eastwood的作品The Good, the Bad and the Ugly里就能找到，里面的角色Blondie說話單調(diào)而沙啞。就像Clint Eastwood展示的那樣，聲帶基頻和共振峰的作用是不同的。在一些暢銷的電子合成音樂作品里如ELO的Mr Blue Sky以及Daft Punk的Harder, Better, Faster, Stronger，聲帶發(fā)出的嗡嗡聲被人工的音調(diào)給代替了，只保留了共振峰，即使這樣，我們能夠聽懂歌詞。 為了更好地理解語言的進(jìn)化，通常也會將人類同現(xiàn)存的動物進(jìn)行比較?，F(xiàn)代人類的發(fā)聲器官同黑猩猩有兩處大不同。人類的喉部位置比猩猩的要低很多，猩猩的喉部附近比人類的還多了氣囊。 %喉部位置 很多學(xué)者嘗試弄清楚我們的喉部是什么時候往下移的，很多哺乳動物的喉部位置都比較高，主要是為了在進(jìn)食吞咽的時候可以同步地呼吸。人類在嬰兒期也是可以同時進(jìn)食和吞咽的。但在三個月到四歲之間，小孩的喉部逐漸地下移。對于男孩喉部在青春期還會進(jìn)一步往下移。 喉部的下移其實非常重要，否則我們都很難清楚地發(fā)出“beet”和“boot”。下移的喉部讓舌頭具備了更大的靈活性，可以讓其在上喉部和嘴部之間快速的移動，形成準(zhǔn)確的共振峰。喉部往下，舌根的位置也下移了，從而使得上喉腔和口腔可以獨立的進(jìn)行改變，否則我們說話會變慢且含糊。 Philip Lieberman在他的專著 The Biology and Evolution of Language中寫到了一個很簡單但有意思的小實驗，這個實驗可以演示我們說話時傳輸信息的效率。讓一個朋友用手指快速的輕拍鉛筆，你在旁邊數(shù)并說出他五秒鐘敲打的次數(shù)。你會發(fā)現(xiàn)朋友敲擊的速度會比你數(shù)的要快，特別當(dāng)他做了一定訓(xùn)練之后。我們數(shù)的最快的頻率大概是一秒鐘七到九下。而我們聽力能夠感受的最快節(jié)奏是一秒鐘二十到三十下，快三倍左右。當(dāng)說一個字例如”bat”時，我們并不是一個字母一個字母地說出的，這樣說太慢，而是連起來，從而提高表達(dá)的效率。 為了能夠流利清晰地說話，口腔和喉腔的長度必須差不多，也就是說從嘴唇到喉底部的橫向距離需要和從聲帶到軟腭的距離差不多，這樣靈活的舌頭可以獨立地改變兩個發(fā)聲腔體的截面積。觀看人說話時的MRI影像，可以看到一開始舌頭是一個圓球形。一旦開始說話，舌頭就會變成各種不一樣的形狀，像是在聲道里跳舞。你可以試著說下“see”和“ma”這兩個詞，感受下說不同元音時，舌頭位置的變化。說“see”，舌頭會往上抬，形成較小的口腔，說“ma”舌頭會下移，形成較大的口腔。與口腔不同，很難看到垂直的喉腔的變化。說“see”，舌頭前移，會打開喉腔，說“ma”，舌頭回縮，喉腔會被限制。 %什么是超級元音？ 元音“see”被稱為超級元音。為什么呢？這要是因為它在幫助我們聽懂不同人說的話方面起到了特別關(guān)鍵的作用。由于每個人的聲道不可能都是一樣的，這就意味著傳達(dá)語言信息最重要的”共振峰”也會不一樣。當(dāng)你說“bit-bet”時，兩個詞的頻率很有區(qū)分度，聽的人很容易區(qū)分你說的內(nèi)容。不同的人說這兩個詞時，往往有時候不容易區(qū)分。一個矮一點的說“bet”可能會和一個高一點的人說“bit”聽起來很像。那我們是怎樣解決這個問題的？主要是我們聽別人說話時，我們會不自覺地估計說話人聲道的長度。這時候超級就會用到元音“see”。當(dāng)說“see”時，舌頭會盡量地往前伸，伸到不能清晰發(fā)出聲音為止，也就是到了一個極端的位置，這時候聽的人就可以估計整個聲道的總長度，相當(dāng)于給語義理解做了一個標(biāo)定的工作。 %海德堡人的聲道尺寸和現(xiàn)代人類10歲左右的小孩相當(dāng) 口腔和喉腔的相對長度對于我們能否流利的說話很重要，因此弄清楚人類祖先的這兩個尺寸對于弄清楚語言的進(jìn)化很有必要。但問題在于，怎么測量評估這些已經(jīng)滅絕的遠(yuǎn)古人類的口腔和喉腔尺寸是個問題，因為發(fā)聲器官很難形成化石。U型的舌骨是唯一一個相關(guān)的可能會被保留下來的結(jié)構(gòu)，但也很難發(fā)現(xiàn)。在以色列發(fā)現(xiàn)了一個六萬年前的尼安德特人的舌骨，和現(xiàn)代人類的很像。像這樣的舌骨樣本極其珍貴，因此這個發(fā)現(xiàn)也讓人很激動。不管怎樣，舌骨畢竟不是一個很理想的表征人類說話能力的結(jié)構(gòu)。另一個更加重要的發(fā)現(xiàn)，是53萬年前的一個海德堡人的化石，包含了七個完整的頸椎骨。這讓西班牙的古人類學(xué)家Ignacio Martinez和他的同事有機(jī)會測量喉部的長度并進(jìn)一步評估聲道的尺寸。他們得出的結(jié)論是海德堡人的聲道尺寸和現(xiàn)代人類10歲左右的小孩相當(dāng)。 進(jìn)化生物學(xué)的研究可以證實海德堡人應(yīng)該已經(jīng)具備了說話的能力。嬰兒在一個月的時候，口腔和喉腔的長度比例大概在1:1.5，長到九歲時，會達(dá)到最佳比例1:1。小孩說話雖然沒有大人說地流利，但他們早在九歲就開始說話了。這也就是說，即使早期人類的喉部沒有完全的下移，他們的發(fā)聲結(jié)構(gòu)已經(jīng)能夠支持他們說話了，盡管還不是很流利。 %萬事俱備，只等智力 最近一個突破性的研究結(jié)果更是演示了猴的聲道結(jié)構(gòu)都可以發(fā)出單詞語音。那為什么它們沒有進(jìn)化出語言呢？答案是它們的智力水平不夠，不能很好地控制發(fā)聲器官。維也納大學(xué)的Tecumseh Fitch及其同事做了一個模擬，如果獼猴能夠很好的控制發(fā)聲器官，那么它們能夠說成什么樣子？它們利用X光線構(gòu)建出了獼猴的聲道結(jié)構(gòu)，并計算相應(yīng)的共振峰頻率。結(jié)果表明獼猴可以發(fā)出很寬范圍內(nèi)的共振峰頻率以及多種元音，隨后將這些信息輸入到了語音合成器里。不確定為什么他們使用“will you marry me?”作為demo，但結(jié)果聽起來像是指環(huán)王里的Gollum在說話。不是很清楚，但也能聽得懂，這個試驗至少證明了非人類的靈長類動物的聲道結(jié)構(gòu)是能夠發(fā)出高級語言的。 上面的研究似乎削弱了之前提高的較低的喉部是語言進(jìn)化的重要標(biāo)志的說服力。即使不是為了語言進(jìn)化，那我們的喉部為什么下移也還是要弄清楚的？較低的喉部位置其實帶來弊端，會更容易引起窒息，可以推測喉部的降低可以帶來更大的好處。人類其實不是唯一的具有永久低喉部的動物，考拉和蒙古小羚羊也具有這一特征。狗和其他動物有時候也會暫時性地將喉部下移。這是為什么呢？ %男孩青春期為啥聲音會變粗？ 降低喉部位置，聲道的長度就會被拉長，共振峰頻率也會降低。較低的頻率意味著體型較大，這也許就是我們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證這個觀點。男孩喉部在青春期的二次下移并不能提高說話的能力，而僅僅只是較低男孩說話聲音的音調(diào)，讓人覺得自己的體型很強(qiáng)大，從而更好地吸引異性。 相比于人類，大猩猩、黑猩猩以及委黑猩猩在喉部還保留有一些氣囊組織。這些氣囊可以讓它們的聲音更加的低沉。它們的U型舌骨多一個杯型的凸起，這個凸起主要作用被認(rèn)為是為了連接聲道和氣囊組織的。海德堡人是沒有這個氣囊組織的，因此可以推測人類的氣囊組織是在3.3億年前到53萬年前之前消失的。氣囊的消失有助于語言的產(chǎn)生。阿姆斯特丹大學(xué)的Bart de Boer 通過試驗演示了氣囊是如何影響說話的。他制作了一些有機(jī)玻璃管模擬聲道，用來發(fā)出元音。有些帶氣囊組織，有些沒有。試驗發(fā)現(xiàn)，用帶氣囊組織的有機(jī)玻璃管發(fā)元音時，人們很難區(qū)分發(fā)出的不同元音。這個試驗證明氣囊確實會影響我們說話。綜上，也就是說我們的聲道結(jié)構(gòu)最晚在50萬年以前就已經(jīng)完全可以支持我們流利地說話了。 盡管關(guān)于聲道的進(jìn)化科學(xué)上已經(jīng)有了很多的發(fā)現(xiàn)和證據(jù)，但這對于弄清楚語言是怎樣產(chǎn)生的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 %你看到分割線了嗎？ 虎年將至，編輯團(tuán)隊祝大家新年快樂，虎年大吉！
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