(原创)[联觉][类比推理的应用]震惊!声音也有温度和冷暖?什么是冷声和暖声?无处不在的联觉,色彩、声音的频率与温度之间的通感,色彩和声音的冷暖(类比冷色和暖色)
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发表时间：2020年02月16日 15:37:18
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注意!
本文并非玄学的主观理论,而是经过科学的类比思想,把通感和物理实际对应起来,属于比较严谨的逻辑推理,希望大家不要误会!
说实话,在声音里面,我发现还只有冷暖可以比较好地用科学原理去客观解释,其他的什么"XX感"之类的玄学术语我都没法用任何科学去解释,甚至看起来很怪异,与我的直觉相悖,所以我会避而不谈,我还会专门开一个专栏用理性思维去解决声学问题,破解声音的玄学的,敬请期待!
联觉(Synaesthesia)一词源自古希腊语σύν(syn,共同)和αἴσθησις(aisthēsis,感觉),它在心理学上是指各种感觉之间产生相互作用的心理现象,即对一种感官的刺激作用触发另一种感觉的现象。而最常见的联觉是“视-听-温度”联觉,即对光的频率能联想到声音的频率,或者是对光和声音两者的频率的感觉能引起相应的温度感觉。
联觉现象通常被大多数人认为是奇特、高深,甚至是荒唐、不可理喻的。比如我看到有人说某某嗅觉、某某味道是什么颜色,甚至某某字母是什么颜色、某某汉字、某某单词、某某数字是什么颜色的,我就感觉到很不靠谱,有点异想天开的感觉。但是其实有些联觉就在我们的身边,并且可以直观地感受到它的存在,它就是我刚才所说的“视-听-温度”联觉。在众多的联觉现象中,它是最能得到广泛接受和认可的。
那么,在这篇文章里,我们就来讲讲色彩或者声音的频率和温度，这两个看起来似乎风马牛不相及,毫不相干的物理概念之间究竟是怎样完美地联系在一起的。
1.冷色和暖色
在讲联觉和声音的冷暖之前,我们先来讲讲大家最熟悉的色彩问题。相信大家在小学的时候,老师就都教会了我们“冷暖色”的概念,这其实就是我们最早认识到的,也是最直观的联觉现象。众所周知,暖色包括红、橙、黄系列的颜色,而冷色则包括绿、蓝、紫系列的颜色(黑白等无彩色不在讨论范围之内)。可是为什么我们会提出这种说法呢?其实稍微想想就能理解。因为我们见到红、橙、黄之类的,低频可见光的颜色,往往会想到太阳、火焰、熔岩、鲜血、土地等事物,从而产生温暖、炽热、兴奋乃至紧张的感觉,所以我们就将其称为"暖色"。而见到绿、蓝、紫之类的,高频可见光的颜色,往往会想到海洋、天空、冰雪、树林、湖泊等事物,产生凉爽、平静、安全乃至冰冷的感觉,所以我们就将其称为"冷色"。而我们在画图的时候,也会将这些事物画成对应的颜色,否则就会给人奇怪的感觉。你想一想,如果我们把熔岩画成蓝色,那么它的那种炽热的感觉就会荡然无存,如果我们把天空和大海画成鲜红色,那想一想就可怕,你愿意每天生活在这种紧张、不安、恐惧的环境中吗?
既然不同颜色的光存在这种温度感的现象,那么怎么从科学上去解释它呢?原来,这种颜色的冷暖感与物理上的频率成反比的现象,其实就是由光的频率不同导致其传播特性不同所造成的。像红光这样的低频可见光,波长就比较长,散射能力差,但绕射能力强,所以它能给人以温度、能量感。而像蓝光这样的高频可见光,波长就比较短,绕射能力差,但散射能力强,而容易散射光的事物往往是透明、清澈、纯洁的东西,这些东西在人的印象中就是凉爽的,所以它能给人以清凉、舒适、通透感。
2.类比推理的概念
类比推理(analogy inference)是一种重要的逻辑推理思想,它是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相似或相同,推演出它们在其他方面也相似或相同的推理方式。由两类对象具有某些类似特征和其中一类对象的某些已知特征,推出另一类对象也具有这些特征的推理称为类比推理。简言之,类比推理是由特殊到特殊的推理。而归纳推理是由特殊到一般的推理,演绎推理则是由一般到特殊的推理。
发明行星三大运动定律的开普勒曾说类比推理是"自然奥妙的参与者"和自己"最好的老师"。数学家波利亚曾指出"类比是一个伟大的引路人,求解立体几何往往有赖于平面几何的类比问题"。
类比推理的思想在科学中有着广泛的应用。以平面几何和立体几何为例,在平面解析几何中,以\(P(x_0,y_0)\)为圆心,以\(r\)为半径的圆的方程为\((x-x_0)^2+(y-y_0)^2=r^2\),类比到空间解析几何中,则有以\(P(x_0,y_0,z_0)\)为球心,以\(r\)为半径的球的方程为\((x-x_0)^2+(y-y_0)^2+(z-z_0)^2=r^2\)的结论。在平面直角坐标系中,根据勾股定理,点\(A(x,y)\)到原点\(O\)的距离为\(\sqrt{x^2+y^2}\),类比到空间直角坐标系中,则点\(A(x,y,z)\)到原点\(O\)的距离为\(\sqrt{x^2+y^2+z^2}\)。
众所周知,在物理学上,声和光都是波,只不过其形式不同,声波是机械波,而光波是电磁波。在声的波动性被发现之后,物理学家惠更斯曾经将光与声进行类比。此前物理学家证明声具有反射,折射,衍射等特性,惠更斯根据光也具有反射,折射,衍射等特性的事实,大胆猜想,既然光拥有许多和声类似的特性,而声又被前人证明是一种波,那么光很可能也是一种波。后来,这个猜想得到了完美地证明,惠更斯得到了一个可以解释一切波动现象,包括声波,光波和水波的原理,即著名的"惠更斯原理(Huygens' principle)"。
惠更斯根据声和光在物理上的共性,对两者进行了类比并猜想,得到了正确而完美的理论。那么下面我也会利用类比推理的思想,根据惠更斯证明的声和光都是一种波的理论,在这个物理学基础上,对其在心理感觉上的作用,也就是标题中所说的"冷暖",进行类比猜想,然后再利用实际的例子进行证明,从而得到令人信服的完美解释。
3.声音的特征
利用类比推理的思想,说完了大家都印象深刻的冷暖色,我们再来聊一聊声音和它们的关系。众所周知,声音是一种波动形式,所以又叫声波,就像海面上的波浪一样的,而它在物理上属于一种"机械波"(Mechanical Wave),当然,机械波也包括我们听不见的次声波和超声波,不过它们不在我的讨论范围之内,所以可以忽略。而光属于一种电磁振动,属于电磁波(Electromagnetic Wave)的一种,虽然电磁波也包括通信用的无线电,以及红外线和紫外线等杂七杂八的波,不过这些均与我的话题无关。
既然声音和光都是波,也就是一种振动形式,那么它们之间肯定有联系,也肯定有共性。所以下面我就本着类比的思想,顺着这种思路,根据它们的物理特征来推理出它们在感觉上的共通之处。
在初中,我们的物理老师就跟我们讲过,声音的三要素是响度、音调和音色。响度由振幅决定,也就是生活中我们说的声音大小,又叫音量,类似于光学上的光强。而我们重点讨论的就是音调了,它由声音的频率(波长)决定,与振幅毫无关系,其实它就类似于光学上的色相了。有些人在初学物理的时候,常常会把这两者搞混淆,而物理老师为了让我们把它们区分清楚,在布置作业的时候,常常就会出一些关于这方面的题,设置陷阱,让我们对它们的正确印象更加深刻,比如老虎叫和蚊蝇翅膀的声音。
4.声音和体积
现在我们都知道了,音调只和频率有关,而频率和振幅是两个相互独立、平行的概念,没有任何联系。音调(频率)与声音的能量感往往呈现出反比关系。相同响度下,频率低的声音往往更雄浑,强大,有能量感,而频率高的声音往往更纤细,微弱,缺乏能量感。而音调(频率)与动物的体型、身高、阴阳(雌雄)也往往呈现出反比关系。众所周知,小动物,比如蚊蝇、老鼠、小猫的声音音调往往是偏高的,婴儿、个子矮的、体型弱小的人,以及女性,说话音调往往也是偏高的。而大动物,比如狼、老虎、狮子(老虎、狮子和猫都是猫科动物,所以老虎和狮子的叫声与猫的差异,大部分是由体型决定的,可以把它们理解为"非常大的猫"),以至科幻片里的巨人、巨龙、巨兽的声音,音调往往是偏低的,青少年、个子高的、体型强壮的人,以及男性,说话音调往往也是偏低的。这是因为体型越大,发出的声音波长就越长,频率自然就低了。这就是很直观的音调与体积大小的(反比)联系,同时也体现出了音调与气势强弱的反比关系。频率低的声音,往往能传达出高大壮、勇猛、强悍的信息,而频率高的声音,往往能传达出矮小、无力、虚弱的信息。所以我们平时说话的时候,往往用第四声(频率降低)表达感叹、肯定、自信、示强、命令的语气,而用第二声(频率升高)表达疑问、不肯定、不自信、示弱、请求的语气。这种现象不仅仅在汉语和英语中存在,在很多语言中都存在。这与声音频率给人带来的印象是息息相关的。大家可千万不要只看表面文字,认为频率越高气势越大(正比)了,这样可就大错特错了!真实情况可是恰恰相反的(反比)!再次强调:频率与振幅没有半毛钱的关系!千万不要把它们混为一谈!
说一句题外话,这个特点其实在某些人名中就有所体现,很多女生的名字通常都带"i"这个元音,而很多男生的名字通常都带"ong"这个元音,可能就与这个原因有关。虽然不能说得太绝对,但是肯定有这样的倾向。比如女生的Qi(琪),Shi(诗),男生的Dong(东),Yong(永/勇)等。"i"的频率峰值通常会偏高一些(开口比较小),而"ong"的频率峰值通常会偏低一些(开口大,加上后鼻音的额外"加成"),加上刚才说的频率和体积的联系,所以就会存在这种现象。
这里所说的这些现象,其实和一篇论文有关,大家可以参考一下。
参考文献:
朱晓农.亲密与高调——对小称调、女国音、美眉等语言现象的生物学解释[J].当代语言学,2004(3):193-222.
玩过耳机或者音响的人应该知道,普通的耳塞,或者手机外放那种很小的喇叭,对低频(长波)的还原能力都很差,衰减很厉害,从500Hz以下开始就变差了,250Hz以下的低频音(长波音)甚至都很难听见,表现相当逊色。而大型耳机,大音响,专门的低音炮,表现效果则是相当的好,可以达到所谓的"动次打次",也就是激动人心的效果。这就和刚才说的动物体型关系很大了。大音响,低音炮,共振腔都很大,能够发出波长很长,振幅足够的低频声音,而小型喇叭根本就不可能完成一个完整的这种长波运动。无线电里也是的,低频长波需要很长的天线,比如电视塔,收音机等,而高频短波就不需要,因为天线短到能够和设备内部整合在一起了,比如手机,平板等。耳塞和耳机的原理都是和耳朵内部形成共振腔,但是耳塞体积太小,漏气太多,无法完成长波共振,而耳机比较扎实,密封性较好,共振空间充足,所以可以完成很好的共振,达到低频激动人心的效果。
刚才我们用声音频率给人带来的印象,很好的解释了疑问和感叹语气的问题,以及音响的回放问题,这其实就是声音与体积(大小)上的关系了。其实这一点,光也存在,相同大小、相同深浅的两个物体,红色(暖色调)的物体看上去总是比蓝色(冷色调)的要大,因为暖色调有膨胀、扩大感,而冷色调有缩小感,这一点与热胀冷缩的科学原理不谋而合。对于声音,低频声音有浑圆,膨胀感,而高频声音有纤细,虚弱感。扩大感往往给人以紧张、迫近的感觉,而缩小感往往给人以空旷、遥远的感觉。所以我们往往用红色或者低频声音营造出紧张、不安、激烈、迫近的氛围,而用蓝色或者高频声音营造出放松、舒适、空灵、遥远的氛围。我们也往往用降低的频率(变红)表现气势变强,步步紧逼,迫近,危险的情况,而用升高的频率(变蓝)表现气势变弱,环境变平缓,疏远,远离,安全的情况。总而言之,红光和低频声音感觉更近(有迫近感),而蓝光和高频声音感觉更远(有遥远感)。
5.冷声和暖声(Cool sound and Warm sound)
谈完了声音、光和体积上的联系,我们回到正题,谈谈声音与冷暖的关系。说到这,其实很多人都不知道声音里也是分冷声和暖声的,但是,其实是存在这种说法的,在我讲解了以后,相信大家很容易就能理解了。
刚才我说,低频声音(长波)用浑圆,膨胀感,而高频声音(短波)有虚弱,收缩感,色彩有"热胀冷缩"的原理(冷暖色),类比到声音,就很自然了,低频声音(膨胀)对应的当然是暖,而高频声音(收缩)对应的当然是冷。此外,由于低频光对应的是红色(暖),而高频光对应的是蓝(紫)色(冷),所以低频声音(长波)对应的自然就是红色,暖色,而高频声音(短波)对应的自然就是蓝色,冷色。这是根据声音和光都是波的性质类比推导出来的。既然它们都是波,肯定有共性,所以我们提出这个假设。但是类比不是强行类比,肯定是有根有据的类比,刚才所类比的结论是否正确呢?
低频声音(长波)给我的感觉是红色的,因为它给人感觉紧张、激烈,高频声音(短波)给我的感觉是蓝色的,因为它给人感觉空灵、冰爽。生活中这种例子很多。比如轰隆隆的火的爆炸声或雷声,以及鼓声,就是典型的低频声音,"轰"这个字往往给人以热烈、热血、激情、紧张、兴奋的感觉,而且它的读音是hong1,和"红"的读音hong2类似,只是声调不同,所以会给人红色的这种联想。而敲冰块或玻璃的声音,以及风铃声,则是典型的高频声音,它使人联想到水滴、玻璃、金属、冰块等的撞击声,而这些东西在人的印象中就是凉爽的,或者是冰冷的,所以会联想到绿色、蓝色、紫色、白色这种清凉的色调。这其实就是声音与温度和颜色之间的联觉了。
其实啊,这种想法是我小时候发现的。在玩像钢琴这样的乐器的时候,发现最右边的几个键弹出来的声音很凉爽,弹起来仿佛是在敲击冰块,透心凉的,弹快一点的话就仿佛像流水一样顺畅,也就是冷的感觉。而中间的键弹出来则比较强烈,有底气,比最右边的几个键要温暖一些。所以我很自然地就把它们和冷暖色对应起来了。现在一想,还真的挺有道理呢!
个人感觉:超低频-血红色 低频-红色 中低频-橘红色 中高频-绿色 高频-蓝色 超高频-(蓝)紫色。看来,这真和光谱上的颜色顺序对应上了!
我们都知道,在生活中,火焰燃烧和打雷的声音是偏向低频的声音,而敲击冰块和水流的声音是偏向高频的声音,因此我们听到相应频率的声音也会产生冷或暖的感觉,进而产生了冷暖声的概念。我们一般把低频声音称为暖声(Warm sound),而把高频声音称为冷声(Cool sound)。
光学里面,频率越高的光(冷色),越有通透感。声音里面,我们也有这样的结论,频率越高的声音(冷声),越有通透感。
看来,声音的冷暖感也与音调,也就是物理上的频率,是成反比的。这体现了声音和光的惊人相似之处,即冷暖与频率成反比的。为了描述方便,我自己给它起一个名字,叫"频率-温度反比定律"。而刚才说的频率和体型的反比现象,就叫"频率-体积反比定律"。大家应该注意到了,我在前面已经多次提到了"反比"这个词,所以我现在将两者统称为"频率反比定律",其实就是为了突出一个词——反比。科学上解释,声音的这种感觉,其实也和频率(波长)的不同导致其传播特性不同相关。低频声波由于波长长,更可能被大体积的东西发出,且波长越长,衍射能力越好,穿墙能力越强,传得越远,所以会给人强壮、有力量、激动的感觉,进而感受到能量和温度,即暖的感觉。而高频声波由于波长短,更可能被小体积的东西发出,且波长短,衍射能力差,穿墙能力弱,传得不够远,几乎走直线(类似于光的直线传播),容易被散射,所以会给人通透、柔和、缺乏能量的感觉,进而感觉到凉爽或者冷。
为了便于记忆,我用一个词简单概括一下这个结论,就是"高冷",即声音频率(音调)越高,声音越(寒)冷,反之,声音频率(音调)越低,声音越(温)暖。
下面给出冷暖声的定义:
暖声(Warm sound)通常指侧重于低频的声音,低频比较有力,高频较少,听起来热情、有力、圆润、雄浑,有弹性,给人以暖的感觉,比如敲鼓的声音。而冷声(Cool sound)通常指侧重于高频的声音,低频不足,高频比较通透,听起来冰爽、清凉、通透、空虚,比较硬,给人以冷的感觉,比如钢琴高音区的声音。
暖声通常给人的印象是激动、劲爆、强壮、紧张、危险、有力量、有热情、热血沸腾、激动人心的,而冷声通常给人的印象是冰冷、虚弱、缺乏力量、清凉、舒适、柔和、舒缓、平静、放松的。
我相信这种感觉就和冷暖色一样,在大多数人的心中都是能达成一致共识的,是没有任何争议的。
心理学研究发现,低频声音会给人产生温暖、热情、粗犷、豪迈、强壮、热血沸腾、心跳加速的感觉,但也会使人感到焦虑、紧张不安,就像红色的感觉一样。而高频声音会给人产生凉爽、放松、平静、舒缓、空灵、心情舒适、减缓心跳的感觉,但也会使人感到空虚、缺乏热情,就像蓝色的感觉一样。这也为冷暖声的理论提供了充足而有力的证据。
此外,人的听觉通常对波长长的低频声音更敏感(比如鼓声听起来更能让人热血沸腾),而对波长短的高频声音不敏感,这是因为低频声音就像红色一样,往往代表着危险,警告,如爆炸时的声音,就和看到红光会很警觉的道理是一样的,而高频声音无法做到这一点。(如果你认为你听不到低频,多半是你的回放设备(比如大多数手机)体积有限,压根就无法还原出低频声音,导致低频根本就不存在罢了)
这可以解释生活中一个十分常见的现象,为什么人们在远处听歌的时候,往往更能注意到声音的低频部分(也就是让人感觉热血沸腾的那个部分)而被吸引,而永远不可能是高频部分。
此外,低频声音的波长很长,这使得它具有极佳的穿透能力,百米之外都能毫无压力地听到,比如噪音扰民,大部分也都是低频(长波),这和红光穿透性好,用作信号灯的道理一样。而高频声音穿透力极差,衰减极大,几十米外几乎就完全听不到了。因此,我们几乎不会用高频声音作为警告信号,一般只能作为提示,比如家用电器的小型蜂鸣器。
同时,低频声音可以很好的掩盖高频声音,而反过来则不能,比如说强烈的低频声音存在时,其他的高频声音会很难听到,所以此时我们必须加强高频声音的强度才行。
重要的事情再说一遍,曾经有部分人总认为自己听不到低频声音,其实是他们的误解,因为大部分回放设备的限制,对波长非常长的低频的还原很差,振幅基本上就是0,所以才无法感觉到。真正能还原出低频的设备,只要你是个人,就一定能听到。用现实的例子说的话就是,你在远处肯定不可能听不到音乐中令人热血沸腾的节奏的。如果你真的听不到的话,那么你真的就是半个聋子了,现在就该去耳鼻喉科看看了,有病就要治嘛!
6.声音的颜色联觉(总结)
根据上面的分析,我们可以得出结论,即声音对应颜色的冷暖(频率)是与声音的频率对应的,这也符合物理上波的性质类比的结论。这是声音和光的颜色的联觉的一个主要方面。
个人感觉:超低频-血红色 低频-红色 中低频-橘红色 中高频-绿色 高频-蓝色 超高频-(蓝)紫色。看来,这真和光谱上的颜色顺序对应上了!
此外还可以从另外的维度思考问题。比如越大的声音,对应的颜色越强烈(趋向鲜艳的颜色),即光强越大,越小的声音,对应的颜色越微弱(趋向黑色),即光强越小。按照物理角度来说,这就是声音的振幅(响度)与光的振幅(光强)对应的结论。安静无声的时候,颜色就是纯黑色的,因为黑色是没有任何光的时候呈现的颜色。这一点非常容易理解。
节奏感而言,节奏越快的声音,颜色越强烈鲜艳,光强越大,节奏越慢的声音,颜色越偏黑,光强越微弱。这一点也很好理解,快歌给人感觉欢快愉悦,所以颜色强烈,而慢歌给人感觉安静,有时候还会有忧郁感,所以颜色偏向于黑色。
综上所述,声音的频率对应光的频率,表现为冷暖,声音的大小对应光的强度,而声音的快慢同样可以对应光的强度,所以声音的大小和快慢共同决定对应颜色的强烈程度。一句话总结:低音暖(色调),高音冷(色调),大声和快节奏,色彩强烈鲜艳,小声和慢节奏,色彩偏黑微弱。
这其实是我凭自己的感觉(也是我的联觉)总结出来的结论,但是这个结论与声音和光的共性(波动性)恰好对应上了,而且从感觉上来说也比较合理,所以我也相信很多人的这种感觉和我都是差不多的。这也就是我问什么在开头说"在众多的联觉现象中,'视-听-温度'联觉是最能得到广泛接受和认可的。"这句话的原因了。
