音樂與噪音的差別——《好音樂的科學》

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

• 文 ／ 雅文基金會聽語科學研究中心 林旻萱 助理研究員

在你的日常生活中，是否也有過這樣的經驗呢？四周一片寂靜，你坐在書桌前，試圖專心準備即將到來的考試，卻發現怎麼樣都無法靜下心來，因為腦袋裡正不受控制地播放同一首歌，甚至有時候還會不自覺的哼唱起旋律。那也許是你在商店裡無意間聽到的廣告歌曲，也或許是喜歡的歌手發的新歌，無論你有沒有刻意去回想，它都會佔據你的腦海，像是腦中的背景音樂，不斷重播。

像這樣被一首歌「洗腦」的狀況，到底為什麼會發生呢？

為什麼我們會被歌曲洗腦？原來是耳蟲搞的鬼

事實上，上述的這種現象稱為不自主音樂意象（Involuntary Musical Imagery, INMI），也稱為卡歌症候群（Stuck Song Syndrome, SSS），在口語上常被稱為耳蟲（earworm），是指一段旋律在大腦中自發浮現，並不斷重播的現象 ^[1][2]。耳蟲這個詞是從德文的詞彙 “ohrwurm” 而來 ^[3]，”ohr” 是指耳朵，而 “wurm” 則是小蟲子的意思，用以形容像小蟲子爬進耳朵一般，在腦中揮之不去的音樂。根據研究，耳蟲最早的文學來源，或許可以追溯到 19 世紀 ^[3]。在 1845 年美國出版的一部短篇小說《悖理的惡魔》中，故事的角色就遭遇了「腦中自發響起旋律而無法擺脫」的困擾，這與現代常被提起的耳蟲現象極為相似。這顯示出，即使當時尚未明確定義耳蟲現象，人們也早已在日常生活中有過這種音樂入侵大腦的經驗，甚至為此感到困擾。

心理學教授 Philip Beaman 指出，2008 年就曾有研究針對芬蘭約 12000 名網路使用者進行大規模的問卷調查，結果顯示，有 33% 的受試者表示耳蟲會每天出現，且有超過 90% 的受試者表示至少每週會發生一次耳蟲現象 ^[2][4]，由此可見，耳蟲現象其實相當普遍。那麼，究竟是什麼原因導致耳蟲現象呢？

常見的耳蟲現象，與大腦構造息息相關

為了探討大腦結構與耳蟲現象之間的關聯，Farrugia 等人於 2015 年進行了一項研究 ^[1]，他們調查了 44 名受試者接觸音樂的經驗，並透過問卷了解受試者對耳蟲現象的看法，包括耳蟲的出現頻率及其對生活的影響等等。結果顯示，曾學習音樂或經常接觸音樂的人，更容易出現耳蟲現象，而且這些音樂片段可能對他們產生更強烈的情緒與心理影響。

另一方面，研究也透過磁振造影（Magnetic Resonance Imaging, MRI）對受試者進行腦部掃描，分析大腦的灰質體積與皮質厚度。結果發現，耳蟲現象的頻率可能與某些特定腦區的結構有關。大腦右側的額下回（Inferior Frontal Gyrus, IFG）不僅與音高記憶有關 ^[1][5-7]，也負責抑制機制，當右側 IFG 的皮質厚度降低，抑制能力便會減弱 ^[1]。研究者發現，耳蟲現象發生時，IFG 的活動或許能夠抑制耳蟲出現 ^[1][8-9]。此外，耳蟲出現的頻率與大腦的前扣帶迴皮質（Anterior Cingulate Cortex, ACC） 厚度也有顯著的關聯，當耳蟲出現得越頻繁，ACC 的皮質厚度越薄 ^[1]。ACC 位置所在的大腦網絡區域，即使是大腦處於「非任務狀態」時，仍在進行各種思維活動 ^[1][10]。也就是說，在人們處於放空、發呆，甚至沉浸在白日夢中的時候，ACC 並不會休息停滯，反而呈現高度活躍的狀態。一項研究顯示，ACC 的皮質厚度與非任務狀態的思維活動比例有關 ^[11]。若將耳蟲視為一種非刻意但可感受到的意識活動，則 ACC 在耳蟲現象的神經機制中，可能扮演重要的角色。

對某些人而言，耳蟲能喚起愉快回憶，帶來正面影響；但對另一些人來說，強烈情緒反而可能使耳蟲成為困擾。先前已有研究指出，聆聽音樂時較容易產生正向情緒的人，其海馬旁迴（Parahippocampal Cortex, PHC）體積通常較大 ^[1][12]， Farrugia 等人也進一步發現，認為耳蟲對自己有幫助的人，其 PHC 的灰質體積也相對較大。他們推測，PHC 灰質體積較大可能喚起與耳蟲相關的記憶，激發情緒，讓耳蟲產生較正向的作用。此外，右側顳極（Temporal Pole, TP）則被認為與情感處理相關 ^[1][13]，若 TP 灰質體積較大，個體對情緒的刺激反應可能更為敏感，而這一類的人也較難抑制耳蟲經驗所連結到的負向情緒反應。這些結果顯示，大腦結構與功能互相影響，使每個人對於耳蟲的感受都有所不同。

那些「洗腦神曲」是怎麼來的？這些特徵是關鍵！

除了大腦結構與自身情感機制會使得耳蟲現象發生之外，歌曲本身的特徵也扮演了重要角色。根據研究，歌曲若具備某些特徵，會更容易引發耳蟲現象 ^[14]，如下所示：

1. 節奏較快：INMI 歌曲的節奏通常比非 INMI 歌曲快，輕快的節奏更容易吸引注意力並留下記憶。
2. 旋律輪廓常見：若旋律的起伏模式符合人們熟悉的音樂結構，更容易在腦中重播。
3. 特殊旋律轉折：即使旋律不常見，只要具有獨特且引人注意的起伏變化，也可能成為耳蟲。
4. 近期曝光與流行程度：最近聽過或正在流行的歌曲，更容易成為耳蟲。

重複的旋律，能夠促進兒童語言發展嗎？

根據研究，使用兒歌作為教學素材，能有效提升 4 至 5 歲兒童的詞彙量，且兒童在理解與運用新詞彙方面皆有明顯進步 ^[15]。兒歌是兒童日常生活中最常接觸的音樂形式之一，而且具備了引來耳蟲的特性：旋律輕快、有節奏感，常見且具記憶點。若兒歌能透過耳蟲現象在兒童腦中自發性地重現，利用這種「非刻意但頻繁回想」的特性，或許能在自然語境中提供兒童額外的語言練習機會，使語言學習不僅僅是限於教學情境中，甚至能夠延伸至日常生活的潛意識層面。

研究也指出，透過兒歌進行學習，不僅能提升幼兒的詞彙量，亦能增強其語言學習的自信心，自我表達也會更為積極 ^[15]。因此，若能善用兒歌作為語言學習的媒介，並考量耳蟲現象可能帶來的記憶強化效果，也許有助於促進兒童在語言學習上的發展。

耳蟲現象，其實有跡可循

總而言之，當你腦中突然浮現一段旋律，反覆播放、揮之不去時，其實不必感到意外。這正是大腦運作與音樂特性交互作用的結果，是一種相當普遍且自然的現象。即使你沒有刻意記住某首歌，它仍可能在潛意識中悄悄留下痕跡。

所以下次當某首歌又悄悄佔據你的思緒時，不妨放鬆心情，靜靜欣賞它的旋律與節奏。你之所以忍不住想哼唱，並不是因為分心，而是因為這段旋律剛好觸發了大腦中的某個開關，也許還會勾起某些情緒或回憶呢！

耳蟲，是音樂在我們腦海中留下的溫柔印記，時刻提醒著我們：大腦與音樂之間，總有著令人著迷的互動。

參考資料：

1. Farrugia, N., Jakubowski, K., Cusack, R., & Stewart, L. (2015). Tunes stuck in your brain: The frequency and affective evaluation of involuntary musical imagery correlate with cortical structure. Consciousness and cognition, 35, 66-77.
2. Liikkanen, L. A. (2008). Music in everymind: commonality of involuntary musical imagery. In 10th International Conference of Music Perception and Cognition. Sapporo, Japan, August 2008 (pp. 1-5).
3. Beaman, C. P. (2018). The literary and recent scientific history of the earworm: A review and theoretical framework. Auditory Perception & Cognition, 1(1-2), 42-65.
4. Beaman, C. P., & Williams, T. I. (2010). Earworms (stuck song syndrome): Towards a natural history of intrusive thoughts. British Journal of Psychology, 101(4), 637-653.
5. Albouy, P., Mattout, J., Bouet, R., Maby, E., Sanchez, G., Aguera, P. E., … & Tillmann, B. (2013). Impaired pitch perception and memory in congenital amusia: the deficit starts in the auditory cortex. Brain, 136(5), 1639-1661.
6. Hyde, K. L., & Peretz, I. (2004). Brains that are out of tune but in time. Psychological science, 15(5), 356-360.
7. Hyde, K. L., Lerch, J. P., Zatorre, R. J., Griffiths, T. D., Evans, A. C., & Peretz, I. (2007). Cortical thickness in congenital amusia: when less is better than more. Journal of Neuroscience, 27(47), 13028-13032.
8. Aron, A. R., Robbins, T. W., & Poldrack, R. A. (2004). Inhibition and the right inferior frontal cortex. Trends in cognitive sciences, 8(4), 170-177.
9. Aron, A. R., Robbins, T. W., & Poldrack, R. A. (2014). Inhibition and the right inferior frontal cortex: one decade on. Trends in cognitive sciences, 18(4), 177-185.
10. 廖泊喬。（2024/3/13）。DMN腦神經科學研究：好好躺平有助潛能發展。觀點同不同。取自：https://issues.ptsplus.tv/articles/7927/
11. Bernhardt, B. C., Smallwood, J., Tusche, A., Ruby, F. J., Engen, H. G., Steinbeis, N., & Singer, T. (2014). Medial prefrontal and anterior cingulate cortical thickness predicts shared individual differences in self-generated thought and temporal discounting. Neuroimage, 90, 290-297.
12. Koelsch, S., Skouras, S., & Jentschke, S. (2013). Neural correlates of emotional personality: A structural and functional magnetic resonance imaging study. PLoS One, 8(11), e77196.
13. Royet, J. P., Zald, D., Versace, R., Costes, N., Lavenne, F., Koenig, O., & Gervais, R. (2000). Emotional responses to pleasant and unpleasant olfactory, visual, and auditory stimuli: a positron emission tomography study. Journal of Neuroscience, 20(20), 7752-7759.
14. Jakubowski, K., Finkel, S., Stewart, L., & Müllensiefen, D. (2017). Dissecting an earworm: Melodic features and song popularity predict involuntary musical imagery. Psychology of Aesthetics, Creativity, and the Arts, 11(2), 122.
15. Christina, Y., & Pujiarto, P. (2023). The Effectiveness of Nursery Rhymes Media to Improve English Vocabulary and Confidence of Children (4-5 Years) in Tutor Time Kindergarten. Journal of Education Research, 4(3), 1326-1333.

• 文/雅文基金會聽語科學研究中心 廖永賦 助理研究員

你也有這樣的經驗嗎？冬天，尤其是冷氣團來襲時，喉嚨特別容易乾癢。這種季節若在戶外運動，對喉嚨更是一大挑戰！每吸入一口氣，喉嚨就彷彿被餐巾紙抹過一次，愈發乾涸。此時若想開口說話，總得先吞吞口水、潤潤嗓子後才得以清晰表達。其實，天冷對喉嚨的影響不僅於此，甚至還可能影響語言演化的歷程！就讓我們來看看氣候環境能如何形塑語言吧！不過在此之前，我們先來科普一下溫度、濕度及乾喉嚨之間的關聯。

「冷」就一定「乾」？溼度與乾喉嚨的關聯

相信大家都有過雨天衣服晾不乾的經驗，也或許對午後雷陣雨前的悶熱難耐再熟悉不過。一般而言，環境中水分蒸散的速率取決於相對濕度：在相同溫度下，相對溼度越低，空氣擁有越多攜帶水蒸氣的「潛力」，因此能從物體表面帶走更多的水份。而雨天衣服晾不乾，就是因為相對溼度高 ( 接近或是等於 100% ) 所造成的。

聰明的讀者可能會馬上聯想到，那喉嚨容易乾，是否也直接受到相對濕度的影響？答案是……但情況會更加複雜一點，因為我們還需額外考量氣溫的改變。由於呼吸時，空氣會經過呼吸道而逐漸加溫（假設環境溫度低於體溫），此時空氣的「飽和蒸汽壓」（即空氣所能攜帶水氣的最大總量）會逐漸上升，因而能吸收更多水分。舉例來說，若目前溫度為 10°C，此時每立方公尺的空氣中最多 ( 當相對溼度為 100% 時 ) 可以帶有約 9 克的水氣 ^[1]；再假設吸氣後所吐出的空氣增至 30°C，此時，這團空氣最多能夠攜帶31克/公尺³的水氣。換言之，經過一次呼吸之後，這團空氣多出了 22 克/公尺³以上的空間來吸納水氣。

因此，當我們考量到空氣吸入及吐出時的溫度差，便能清楚看出喉嚨乾燥與否其實主要是受絕對溼度而非相對溼度的影響——氣溫低時 ( 例如，10°C 以下 ) ，絕對溼度也一定低（小於 9 克/公尺³），我們因此較容易感到喉嚨乾燥。

聲調語言與聲帶

所以喉嚨乾不乾到底跟語言有何關聯？其實，它跟台灣人最熟悉的幾種語言 （華語、台語、客語）關係非常密切喔！

台灣人在學習講英語或其他歐洲語言時，舌頭經常會感覺打結。與此同時，來自歐美的中文學習者，也經常難以準確地唸出中文的各種聲調。語言作為一套表達意義的系統，必需仰賴語音上的各種對比來區辨及表達意義。像是英語之所以對我們來說那麼難發音的緣故，是因為它們仰賴許多相近但不同的子音 (consonant) 來區辨及表達意義。舉例來說，/s/ (sand)、/ʃ/ (sheep) 及 /ʒ/ (genre) 這三種子音皆為類似的擦音 (fricative)，但華語中僅有 /s/ 的音 (ㄙ)。

相對而言，我們熟知的華語（北京官話）、台語、客語等，皆為聲調語言 (tonal language)。這類語言中的聲調系統透過母音音高 (pitch) 的變化來達到區辨語意的功能。例如，華語的「嗎」、「麻」、「馬」、「罵」這四個字音僅在聲調 (及時間長度) 上有所差異，其它影響語音的變項如舌位、唇位等則維持不變。

換言之，說話者僅能透過聲調的操弄來表達這四個字的差異，而要能精確操弄聲調，需仰賴的就是精細的聲帶控制——從下圖我們可以看到，要表達出這四種聲調的差異，控制聲帶的肌肉必須在 0.5~0.8 秒內非常精細地調控聲帶，以精確呈現出各種聲調音高的輪廓 (pitch contour )。因此，當聲帶因為濕度、氣溫或是感冒而變得乾燥時，發出母音本身已經很難了 ^[2]，還需作出聲調變化更是難上加難。

氣候環境對於聲調語言演化的影響

根據上文的這些現象，Everett、Blasi 及 Roberts ^[4] 提出一個有趣的想法：既然絕對濕度對聲帶的生理有如此顯著的影響，這些影響會不會早已在上千上萬年的尺度上推動著語言聲調系統的演化？為了驗證這個想法，作者分析了 The World Atlas of Language Structures (WALS) ^[5] 與 World Phonotactics Database 這兩個資料庫的語言，並使用美國國家環境預測中心 ( National Centers for Environmental Prediction, NCEP ) 與國家大氣研究中心 ( National Center for Atmospheric Research, NCAR ) 的資料計算各語言起源地的平均絕對溼度與平均氣溫。

分析結果顯示，一地的平均絕對溼度與平均氣溫皆與該地之語言聲調系統的發展有著顯著的關聯，並且，溼度的與聲調的關聯最為強烈：氣候環境越為乾燥，該地發展出聲調語言的機率越低。當然，直接由地理分布去論證氣候環境對語言之演化影響是大有問題的，畢竟語言的分布同時也受到語族及語系 ( language family ) 的歷史影響。例如，兩種聲調語言在地理分布上皆位於潮濕的地區，或許並非受到氣候影響，而是由於它們恰巧有著共同的祖先，因而在地理分布上相當接近。

面對這種可能性，作者們嘗試分析單一語族「內」的語言（皆為聲調語言），發現「濕度與聲調」以及「溫度與聲調」之間的關係仍然穩定存在：潮濕地區所發展出的聲調語言，其聲調系統相較於起源地乾燥之聲調語言，通常更為複雜多樣、更需仰賴精細的聲調控制。綜上所述，作者認為除了社會與文化因素之外，氣候環境因子如濕度與氣溫，也很有可能是推動語言變遷與演化的因素之一。

看似毫無關聯的「天氣」與「語言」，其實有著很深的淵源。從聲帶的細微震動到語言的地理分布，不知不覺中可能都受了環境左右。下次天氣轉涼時，這些有趣的研究或許能提醒我們，多圍圍巾、多喝溫水，對於呵護嗓子有多重要！

參考資料

1. https://teaching.ch.ntu.edu.tw/gclab/wp-content/uploads/A10-飽和水蒸氣壓.pdf
2. Leydon, C., Sivasankar, M., Falciglia, D. L., Atkins, C., & Fisher, K. V. (2009). Vocal fold surface hydration: A review. Journal of Voice, 23(6), 658–665. https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2008.03.010 https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2008.03.010
3. Ryu, Catherine, Mandarin Tone Perception & Production Team, and Michigan State University Libraries. Tone Perfect: Multimodal Database for Mandarin Chinese. Accessed 1 November 2024. https://tone.lib.msu.edu/
4. Everett, C., Blasi, D. E., & Roberts, S. G. (2015). Climate, vocal folds, and tonal languages: Connecting the physiological and geographic dots. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 112(5), 1322–1327. https://doi.org/10.1073/pnas.1417413112
5. Dryer, M. S., & Haspelmath, M. (2013). The World Atlas of Language Structures Online. https://doi.org/10.5281/zenodo.13950591
6. Maddieson, I. (2013). Tone (v2020.4). In M. S. Dryer & M. Haspelmath (Eds.), The world atlas of language structures online. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.13950591
7. Leaflet—An open-source JavaScript library for interactive maps. (n.d.). Retrieved November 5, 2024, from https://leafletjs.com/

音高是什麼？

有了音高，我們就能區分「樂音」和「噪音」。接下來我會用更多篇幅加以說明，這裡我們先用一段簡短介紹起個頭。

在哼唱任一曲調時，你需要為每一個音選擇時值、響度和音高。一首曲子的響度（音量）和時值（音長）的細微變化，可傳遞許多情緒上的訊息——不過由於我們等會只需哼唱〈黑綿羊咩咩叫〉這首歌的前四個音，所以暫且不必太在意這個部分。若你現在試著以同樣的音量和音長哼唱這首歌的前四個音，剩下的，就只需選擇音高了。這首歌前兩個音的音高是一樣的，而第三個音的音高要提高，第四個音的音高則又跟第三個音相同。

每個音都是由空氣間規律、重複的振動所產生，你剛才所哼唱的每一個音，都是由聲帶間高頻率的規律振動所發出。當哼唱頭兩個音的時候，我們的聲帶每秒約振動一百次；而唱到第三個音時，由於我們必須把音高向上拉，因此聲帶每秒的振動次數也跟著增加。所以，無論一個音是由振動的弦、還是由你振動的聲帶所產生的——較高的音每秒需振動的次數也較多。而每一首曲調都是由一連串音高不同的音所組成的。

為這些音命名

鋼琴或其他樂器上的音乃是以前七個英文字母來命名，即 A、B、C、D、E、F、G。在這些音之間還另外穿插有幾個音，即鋼琴上的黑色琴鍵，例如在 A 和 B 之間穿插了一個音，我們可叫它「升 A」，意即比 A 高一個音級；或「降B」，意即比 B 低一個音級。這套看來有點兩光的音符命名系統，已傳承了數個世紀，這部分我會在第九章詳加說明。目前各位只需知道音符是以英文字母命名，且有時前面還會跟著「升」或「降」等字眼。在左頁圖片中，因頁面限制，我無法將「升」或「降」等字加上去，只能以傳統符號「♭」來表示「降」；並以「#」來表示「升」。

全世界所有的鋼琴，都被調成一樣的音，亦即你在赫爾辛基按下鋼琴上的一個琴鍵，並將此鍵的音高記錄下來，然後與在紐約的某架鋼琴上的同一個琴鍵的音高相比較，就會發現兩個音是一模一樣的。同樣地，全世界由單簧管或是薩克斯風所發出的音，也都是一樣的。你也許覺得理所當然，但其實才在不久前，世界各國、甚至各城市間同一個音的音高原本都是不一樣的。而今日全球統一採行的音符，是後來經過謹慎挑選的產物。但問題是，當初是由誰來挑選的？又為什麼是這些音？

大家為何使用一樣的音？

假如你會演奏弦樂器像是小提琴或吉他的話，就能以扭緊或鬆開琴弦的方式來調整音高。在一開始學琴的時候，就需學習如何利用這種收緊或放鬆弦的方式來為你的琴調音，也就是讓弦以正確的音高差距來發出每個音。舉例來說，任兩根相鄰的小提琴弦之間的音高差，就跟〈小星星〉這首兒歌裡的頭兩個音（第一組「一閃」），以及第三、四個音（第二組「一閃」），之間的差距是相同的。

那麼就拿為小提琴調音來舉例吧！第一步是將最粗的那根弦調成正確的 G 音，接著再利用該曲第一句中兩組「一閃」音高間的音差，將其餘的弦，以兩兩對照的方式互相調音。這第一個做為基準的 G 音，可使用音叉進行校準，或利用調好音的鋼琴來對照調音。但倘若你手邊既無音叉亦無鋼琴時，該怎麼辦呢？

當你獨自演奏弦樂器時，可從最粗的那根琴弦上挑選一個原始音，然後根據這根弦來調其餘的弦。務必確認任兩根弦之間的音差，與兩組「一閃」間的音高差一致。在選擇原始音高時，只需確保該弦已繃得夠緊以便發出清楚的音，但又不會太緊以致琴弦斷裂。你一開始所挑選的音高並非 G 音（除非你擁有絕對音高，這部分我留待之後的章節說明），其實，這個音可能是介於鋼琴上兩個相鄰琴鍵間的音，像是「較 A 高一點」或「比 F 低一些」的音。

只要你任兩根琴弦間的音高差，與兩組「一閃」間的音高差一致，所奏出的音便不會偏到哪去，接著其他的弦樂手就能跟著調成一樣的音了。不過，要是其中有吹奏長笛的樂手，便無法一起演奏了。這是因為長笛或任何管樂器上的音都是固定的，沒辦法讓你自行選用之前的那些原始音。例如，長笛手可吹奏「E」或「F」音，卻無法吹出「比 E 高一點」的音。

你和其他弦樂手可同時演奏一段「比 E 高一點─比 F 高一點─比 C 高一點」的旋律，且聽起來就跟長笛手吹奏「E——F——C」的旋律一樣悅耳。但當兩組人馬同時演奏時，恐怕就很難聽了。只有下列兩種方式可容許大家作伙一起演奏：

1. 當有人看到長笛手的樂器多出了幾公釐時，小提琴手得先制止長笛手演奏，然後就必須在長度較短的新長笛上，就正確的指位把所有的洞鑽出來，或是
2. 將所有的小提琴都調成跟長笛一樣的音，這樣做的話，其他樂器就可加入了，因為大家都統一以標準音來演奏。

這些標準音並沒有比其他的音更優美動聽，只是「比較正確」而已，因為有人必須決定長笛或其他管樂器的長度。過去比較麻煩的是，不同國家所製造的長笛長短不大一致，意即德國的長笛手除非用的是英國製的長笛，否則便無法跟英國的長笛手一起演奏。

在歷經許多何者才是最佳長度的爭論後，便決定由一群不太講究穿著的專家組成委員會，來統一制訂大家今後使用的標準音。在經過相當多的專業討論（聽起來比較像爭吵）後，這群人便於 1939 年在倫敦舉行的一場會議中，決定我們今日所使用的音有哪些。這也就是現在通行全世界，不論是長笛還是所有其他的西洋樂器如小提琴、單簧管、吉他、鋼琴和木琴等，所共同採用的一套標準音。

如今，當你聽到有人說「我擁有絕對音感」時，即表示這些標準音的音高已深深烙印在他們的腦海裡，而此一特殊能力，將會是下一章的主題。

你知道最早被記錄下來的完整樂曲竟然是古希臘的搖滾樂嗎？為什麼身為亞洲人的我們，比較容易擁有「絕對音感」？從科學的角度書寫音樂的故事。 《好音樂的科學：破解基礎樂理和美妙旋律的音階秘密》，大雁文化出版。