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橫跨娛樂和科學兩界:她是首位在英國皇家學會演講的女性

撰文 |小莊

來源:科學藝術研究中心

英國皇家學會(Royal Society)成立於1660年,是世界上現存的最古老的國家科學機構,其早年在科學的指導、傳播方面開創了幾乎是革命性的局面,從1665年開始他們推出了《哲學學報》,這也是歷史最悠久的連續出版的科學期刊,便是這本刊物,確立了同行評議的重要概念,為後人所奉行,此外像是胡克的《微生物學》和艾薩克·牛頓的《數學原理》這樣的殿堂級經典著作,初版也是由他們出版介紹給大眾的。

皇家學會的晚會上,科學愛好者們樂於聽到各種新學說和見到各種新潮科學玩意兒

這個學會還有一個對後世影響巨大的傳統,稱作Soirées,意為晚會,就是在聚會上介紹科學發現,也被稱作Conversazioni。最初這種晚會以私人聚會形式出現,直到1871年,學會專門成立了Soirées委員會,並辟出活動津貼,讚助酒水飲料和音樂娛樂,把它辦成了一項喜聞樂見的公開活動,並在1876年開始邀請女性來參與。1891年左右,Soirées終於迎來了它的第一位女性演講者。

Margaret WattsHughes,1842–1907

從各種意義上來說,瑪格麗特·瓦茨·休斯(Margaret Watts Hughes)都是一位足夠傳奇的人物,堪稱他們那個時代的海蒂·拉瑪(Hedy Lamarr),橫跨娛樂和科學兩界。她的真實身份是一位威爾士歌手作曲家,卻在演唱之餘發明了一種裝置,用來進行聲音共振實驗並對這種現象加以觀察,把聲音產生的幾何圖案展現、記錄下來。一百多年前的非凡夜晚,在皇家學會的晚會上,面對台下黑壓壓一片帶著好奇和挑釁目光的紳士們,瑪格麗特開始介紹自己拍下來的那些“聲音圖形”(Voice-Figures)。

“1885年,我在尋找一種能夠簡單指示人聲強度的方法時,第一次見到了這些符號,它們模式多樣,成形各異,從那一刻開始就吸引了我大部分的注意力。我用的這個裝置叫做eidophone。它很簡單。它僅僅由一種彈性薄膜構成,比如很柔軟的薄橡膠,緊緊繃在任何一種形式的話筒上,聲音通過一個形狀方便的寬口管送進去。某些情況下,話筒都可以不要,薄膜可以直接繃在寬口管的一端。”

她製作了好幾種樣子的eidophone,並以示意圖把它們畫了下來——

在表演中,則大概是下面這個狀況——

演講中,瑪格麗特提到,自己先是用沙子和石松粉來進行實驗,後來又換成了薄薄的液體,比如水或牛奶,將eidophone上那個覆蓋著薄膜的圓盤覆滿。當管子裡傳出合適的音調時,液體表面就會出現美麗的圖案,並且隨著音調變化而變化,甚至,較高的音符出現時,液體會被激起一股水花。為了更好地觀察這股水花,她甚至需要改變液體的密度。而加入其他粉末或顏料,也能獲得格外驚豔的圖案效果,越到後來,越神奇:

“有一天忙著製作這類圖形時,我注意到在每個運動中心的正中間有一個小小的形狀,像一朵記憶駭客!在嘗試分離這些微小形態的過程中,我發現,通過在圓盤上隻放少量的濕色漿,然後唱持續的音符,許多小圖形就會依次出現。”

通過實驗不同表面,不同液體,不同頻率的聲音,瑪格麗特創造了很多圖形,她把它們叫做雛菊、三色堇、蛇形、蕨類……在演講中,她不僅給聽眾們展示了這些圖片,還仔細地分析了它們各自的產生條件,其中很多都揭示了聲學中的重要規律,她也希望有更專業的學科知識來對此加以解釋。

“我想補充一點,那就是我是作為歌手來進行這些實驗,用自己的聲音作為調查工具,我必須把問題留給更熟悉自然科學的其他人,來把這些表象和已知的事實和規律進行匹配。從一個階段到另一個階段,問題一個接一個地出現在我的面前,直到我不斷感到自己站在神秘面前,雖然我似乎瞥見了什麽,但它在很大程度上還是隱藏著的。”

瑪格麗特所涉足的領域,正是後來被命名為“音流學”(Cymatics)的聲音研究方法,通過在板、膜片或薄膜表面看到聲音的振動,瑞士生理學家和博物學家漢斯·詹尼(Hans Jenny)在其1967年的同名著作中命名了這個詞,其來源於希臘語“kuma”,意思是“巨浪”或“波浪”,用來描述聲音振動對物質的周期性影響。對“音流學”的討論和研究,實際上可以追溯到達·芬奇、伽利略和胡克,達·芬奇注意到了桌子上灰塵的圖案變化,伽利略在刮擦黃銅板看到了銅屑形成的細條紋,胡克則用小提琴和麵粉來展示了這種現象,不過真正奠定了其學科基礎的,是一位德國人恩斯特·克拉德尼(Ernst Chladni)。

在18世紀70年代,克拉德尼把沙子撒在金屬盤上,觀察沙粒在盤面上拉弓時的振動,繪製了許多精細的圖形。他在整個歐洲內巡展,演示這一看似神奇的現象,甚至引來了拿破侖前往觀看。這位皇帝被深深打動,遂與法國科學院聯合舉辦了一場競賽,征求對沙型的數學解釋,1816年,年輕的法國女數學家瑪麗-索菲·姬曼(Marie-Sophie Germain)以一篇相關論文贏得了這場競賽的3000法郎獎金,也是一段佳話。克拉德尼則於1878年出版了《聲學原理中的新發現》(Entdeckungen ber dieTheorie des Klanges)一書,樹立了自己“聲學之父”的江湖地位。

而在那個世紀末,另一位女性以自己發明的機器將這個美麗的佳話繼續,雖然並不為很多人所知,但瑪格麗特·瓦茨·休斯不該被從聲音科學的這段歷史中抹去。當然,她也有將自己的實驗和發現出版出來,是一本叫做The Eidophone的小冊子,幸有此舉,使得我們還能看到當年那些令人驚歎的“花形”。它們的原型則已經成為玻璃上的藝術品,經過現代手段的修複,被放置在美術館裡,簡直帶上了一股神聖靈光。

Margaret Watts-Hughes作品,《玻璃上的顏料》,來自Cyfarthfa Castle Museum and Art Gallery

Margaret Watts-Hughes作品,《玻璃上的顏料》,來自Cyfarthfa Castle Museum and Art Gallery

Margaret Watts-Hughes作品,《玻璃上的顏料》,來自Cyfarthfa Castle Museum and Art Gallery

Margaret Watts-Hughes作品,《玻璃上的顏料》,來自Cyfarthfa Castle Museum and Art Gallery

參考文獻

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

本文經授權轉載自微信公眾號“科學技術研究中心”。

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