康凌︱科学吸(nuè)猫:猫琴、听觉技术与猫的赛博格

康凌

2017-12-11 10:12 来源:澎湃新闻

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据说,一只猫的噩梦通常是由以下材料构成的:一个封闭的小黑箱子,里面装有一个盖革计数器、少量放射性物质(衰变几率为百分之五十)、一把锤子、一只装有氰化氢气体的玻璃瓶……以及一个叫薛定谔的男人。
由薛大师的脑洞可见,科学家确实有特别的吸(nuè)猫技巧。然而公平地说,在科学史上出现过的那些虐猫狂魔里,薛定谔实在要算比较温和的一位,毕竟他的小黑箱说到底也不过是个虚构的思想实验,更何况里面的猫也并没有死掉——虽然也很难说是活着。与之相比,听觉技术史家乔纳森•斯特恩(Jonathan Stern)在《MP3:一种格式的意义》一书中所提到的那些科学家与学者则要辣手得多。此著原意讨论声音的编码与压缩技术所具有的社会与文化意义,然而写着写着,斯特恩笔锋一转,忽而开始历数听觉技术史上以猫为对象的各种实验,人类探索声音的传输、储存与控制的历史,由此摇身一变,成为一部猫的受难史。这出科学技术屠猫记里的各种发明与实验当然有其科技贡献与思想史意义,但其中层出不穷的花式虐猫法依旧分分钟让人惊(吓地感)叹:还有这种操作?
这段黑暗历史的第一页,可以追溯到十七世纪的欧洲。当时的耶稣会里有一位名唤阿塔纳斯•珂雪(Athanasius Kircher)的奇人。从数学到天文,从地质到医学,从音乐到埃及学,珂雪的研究范围几乎无所不包,堪称百科全书式学者。他甚至曾经根据当时传教士带回的材料,写成了一部《中国图说》。虽然内容大多是东方主义式的比附与想象,但书中罕见的地图学讨论,亦使这部著作在欧洲早期的汉学写作中独树一格。关于这位奇人的故事,有时间另文再叙。与本文所讨论的内容相关的,则是他在出版于1650年的《音乐大典》中提到的一种诡异的音乐设备:猫琴。
关于猫琴的传说,事实上可以追溯到更早,但与早期模糊而零散的传闻或图像不同,珂雪的书中详细描述了猫琴的制作方法:首先,我们需要抓一群猫,按照它们的叫声的高低不同,依顺序关入钢琴上对应的音阶位置前面的小方格里。随后,将它们的尾巴拉出来固定住。当演奏者敲击琴键时,与琴键相连的一根长钉(对!长钉!!!)会扎进对应音阶位置的那只猫的尾巴里,使猫发出惨叫,同时也就奏响了这一琴键代表的音符。
没有证据表明珂雪真的制作过类似的设备,但猫琴的构想却启发了许多相关或不相关领域中的其他研究与创作。法国阿尔萨斯的作曲家韦克林(Jean-Baptiste Weckerlin)就曾在他的书中写到一种类似的设备,差异在于,在韦克林的描述中,猫的尾巴直接与琴弦相连,敲击琴键的结果是用力扯一下与之相连的猫尾巴,使猫发出叫声。虽然原理相似,但这样的改进好歹略显人道——猫道——一些。
在科学技术领域,法国数学家与自然哲学家卡斯代尔(Louis Bertrand Castel)则以猫琴为例,试图证明音乐“本身”并没有什么美感可言,音乐之美来源于人类以自身意图对音阶进行的排序,是纯粹的人类官能的产物。音乐只能是人的音乐,是人的意图的投射——因而并不存在什么猫的音乐。在此基础上,卡斯代尔更进一步认为,既然人的意图能够用来制作听觉对象,那么理所当然地,它也应当能够用来制作视觉对象,并且使人获得同样的美感体验。简单地说,在他看来,假如依照人类意图对音阶进行和谐排序的产物(即乐曲)能够愉悦双耳,那么色彩的和谐排序所创作出的“光曲”也一定能愉悦双目。于是,卡斯代尔设想出了一种称为“目琴”(Ocular Harpsichord)的设备:这一设备以彩虹的七种颜色对应音阶上的七个音符,使得人的双目能够按照一定的顺序见到不同的色彩。按照现有史料记载,卡斯代尔似乎真的曾经试图制造出这种目琴,虽然其演奏效果无人知晓。不过我们可以知道的是,在目琴中,他用来表达音/色阶的是有色玻璃与蜡烛,而不是七种颜色的猫。
到了十九世纪初,又有一位名叫赖尔(Johann Christian Reil)的德国医学家——他同时也是“精神病学”(psychiatry)这个词的发明者——对猫琴发生了兴趣。在他看来,这种怪异的乐器可以用来治疗病人的注意力缺乏症:当病人一边聆听猫琴奏出的音乐,一边观看猫脸上痛苦狰狞的表情时,这种奇特而诡异的感官经验必然会刺激病人提高自己的注意力——显然,他完全没有考虑过猫的感受。万幸的是,这种治疗方式后来并没有投入真正的医学实践。
与赖尔医生相比,我们的声音技术实验者们用起猫来则毫不手软。早在1877年,小布莱克(Eli W. Blake Jr.)在一封写给电话之父亚历山大•贝尔(Alexander Graham Bell)的信中就曾提到,他曾把自己家的猫放在电话听筒前,让它听另一端传来的猫叫声,结果“这货给吓崩了,一下窜得老远,不论如何再也不敢靠近电话机。”
用动物的听觉来测试声音传输设备的保真程度尚且属于比较友好的操作,然而对脑科学实验者来说,在猫身上动动刀子似乎是难免的了。1913年,福布斯(Alexander Forbes)和谢灵顿(Charles S. Sherrington)为了研究动物的听觉反应,切除了猫的大脑,并且试图观察切除大脑之后的猫对各种声音刺激的反应。他们发现,在面对狗吠、猫叫和鸟鸣时,切除了大脑的猫依旧会有尾尖左右摆动,乃至毛发竖立的现象。这种动作和一只“正常”的猫在面对这些声音刺激时的反应相一致。在另一项实验中,巴泽特(Henry Cuthbert Bazett)和潘菲尔德(Wilder Penfield)用模拟老鼠的声音,也触发了类似的反应。同时他们还观察到,一般的马达发出的噪声并不会导致上述反应。由此,谢灵顿认为,我们通常视为猫的“情绪”所导致的一些动作反应(譬如面对狗的威胁时的摆尾动作),或许可以理解为对听觉刺激的反射性动作。
话说回来,本文的重点完全不是这些实验的意图与价值,我所关心的是,这绝不是谢灵顿第一次切掉猫脑子了!早在1910年,谢灵顿就用切除了大脑的猫来研究动物是如何作出规律的行走动作的(locomotion)。谢灵顿发现,即便将猫的大脑切除,它的后腿还是可以作出规律的交替步行动作。因此他认为,动物的规律行走是由于下肢着地所产生的感觉刺激引发的,这一感觉刺激触发了一条反射链,导致了一系列固定形式的肢体反应。这个过程不需要大脑的指令。
为了验证这个假设,谢灵顿的同事布朗(Graham Brown)不仅切掉了另一只猫的脑子,还去除了它的感觉神经。在这种情况下,布朗依旧观察到了猫的肌肉发生了规律的肌电活动。布朗由此认为,猫的规律行走机制并不源于感觉刺激,而应归功于脊髓与中枢神经网络。后续的科学家为了进一步研究这个问题,布朗的基础上,继续去除了猫的背根神经,切断了它的胸椎,并且把猫悬吊起来,并把它的四肢放到了……跑步机上。他们观察到,即便在这样的情况下,这只猫还是可以随着跑步机的节奏进行运动,甚至还可以随着跑步机变速。
这项实验的录像现在依旧可以在网上找到,它虽然进一步确证了脊神经与反射运动的关系,但录像里那只猫僵尸般的步态,依旧让人不寒而栗。尤其是当我们意识到,科学家们之所以如此热爱用猫做实验,恰恰是因为作为哺乳动物,猫的大脑以及许多其他身体器官都与人类足够相似。虽然与人最相似的当然是猴子,但猴子体积大、价格贵、还很皮,使用起来非常不方便。相较而言,猫就好上手多了。换句话说,在许多类似的实验中,猫无非是人的替身而已。在一篇1926年的文章中,美国的实验心理学家波林(Edwin Boring)写道,对人类的听觉而言,声音频率和神经之间的关系完全可以通过关于听觉纤维的不应期的实验来探知,这样的实验“应当在哺乳动物(比如猫)身上实施。”然而,这篇文章本身讨论的是电话的声音传输与人类听觉。换句话说,“比如猫”这三个字所表明的是,为了了解人类的听觉机制,并且以此为基础制作出合适的声音传输设备,科学家们的第一反应是:先抓一只猫来试试。
试试就试试。三年后的1929年,普林斯顿大学的两位心理学家,韦佛(Ernest Glen Wever)和布雷(Charles W. Bray)成功制作了第一台猫电话。他们先去除了猫的一部分颅骨以及大部分脑组织,并用小线钩在它的右侧听觉神经上和躯干处分别置入了电极。经由六十英尺长的屏蔽缆线,这些电极被连接到了另一间隔音室里的一个真空管放大器上。经过放大后,信号会被传送到一个电话接收器上。随后,一位实验者在猫的耳边发出声音,另一位则在隔音室里听。
实验之成功令人两位心理学家惊叹,输入猫耳的声音高度保真地在隔音室被还原了出来。换句话说,猫耳的神经系统将接收到的声波转化成了电信号并传输了出去。为了确保被还原出来的声音信号确实是由猫的听觉神经所发出的,而非其他来源的干扰,他们甚至杀掉了这只猫。猫死之后,信号逐渐减弱,最终完全消失。
在斯特恩看来,韦佛和布雷所制作的这个猫电话具有里程碑的意义。在这个实验中,活体生物既不是技术设备的施用主体,又不是其使用客体,而是成为了技术设备的内在组成部分。猫耳及其神经系统成为电话设备前端的电容传声器,而猫的生命则成了这套设备的能量来源。斯特恩比较了猫电话与当时普通电话的电路图,发现两者几乎是一样的,韦佛和布雷所做的,无非是用实验者的声音取代了真空管振荡器,用猫的脑袋取代了刺激接收器和电量输送器之间的位置。
韦佛和布雷的猫电话电路图
用于听力测试的普通电话电路图
从猫的听觉神经中输出的信号,与从普通电话前端设备中输出的信号一样,是可以被其他声音技术手段所测量、对接的。既然如此,那么现有的声音技术也完全有可能制作出相应的机械装置,来取代猫的听觉系统。猫耳与机械装置之间的这种可互换性(interchangeability)所指向的是这样一种可能性,即生物有机体的运作,与机器的运作与控制之间,具有相同的原理与机制,两者均建基于信息的传输与控制。现代控制论(Cybernetics)之父诺伯特•维纳(Norbert Wiener)写道,“在本质上,我向机器发送一个指令,和我向人发送一个指令是一样的……在工程学意义上,不论是对人、对动物、还是对机器,控制论都是信息论的一个部分。”换句话说,人体、动物和机器均可以以相同的认识论原理来看待,都可以被视为一个信息系统,其运作以信息的不断发送、传输、反馈、控制为基础。由此,生命本身也可以被视为一个电信机制。维纳——毫不令人意外地——举出了猫作为例子:
我喊了猫一声,它抬头看我。这里,我向它发出了一个信号,它的感官系统接受到了,并在行动中表达了出来。猫饿了,可怜地叫了一声。这次,它成了信号的发送者。猫拍击一只转轴,转轴滚到了猫的左边,猫用左掌抓住了转轴。在这里出现了一些非常复杂的信号,它们既是这只猫的神经系统所发出的,又为它自身所接收,并在它的关节、肌肉、筋腱的特定神经末梢间流动;借由这些组织所发出的神经信号,这只猫意识到了它的组织的确切位置与张力。也恰是由于这些器官,肢体技巧这种东西才成为可能。
斯特恩强调道,维纳此处的表述并不是说猫就是机器,而是说,从信息控制与传输的角度来说,猫与机器之间并没有什么本质的区别。在一篇1943年维纳与他的同事共同发表的文章里,他们甚至开始想象,在未来,工程师们大可试图设计一种机器人,它们不仅在行为方式上,而且在组织结构上也与哺乳动物相似:“一只猫的终极样板当然是另一只猫,不论它是由其他猫所生的,还是在实验室里合成的。”
在这个意义上,从声音信号的控制与传输的角度来看,韦佛和布雷的猫电话似乎可以被视为猫的赛博格(Cyborg),一只作为控制论有机体的猫,草薙素子的同类,哈拉维(Donna Haraway)眼中的变革起点。若如海耶斯(N. Katherine Hayles)所说,人类与技术的协同演化召唤出了“后人”(post-human)的出现,那么猫电话则可以当之无愧地被称为“后猫”(post-cat)的鼻祖。普通人吸猫,科学家吸后猫。
1960年代,为了监听克林姆林宫和苏联驻美机构,美国中情局启动了一项名为“传声小猫”的间谍计划。他们招揽了顶尖兽医,在猫的耳道中植入收音装置,颅骨中装进微型的无线电发射器,皮下埋藏细小电线,由此打造出前无古人的间谍(后)猫。对猫的改造与训练据说花掉了中情局两千万美元的经费。然而,这项计划很快就在1967年被取消了。取消的原因有两个说法,据中情局自己说,这是因为他们发现,不论他们怎么训练,这些猫的行为模式都没法符合行动的要求,中情局能怎么办,中情局也很绝望啊,于是他们只能取出了猫身上的设备,猫也继续幸福快乐地继续活了好多年。
不过这个无聊的说法相比,人们往往更愿意相信另一个版本的解释。在另一个版本中,中情局成功练出了一只间谍猫,并试图用它来监听华盛顿特区威斯康辛大道苏联大使馆外一处公园里的两名男子。然而,就在中情局人员在附近把猫放下后不久,一辆出租车疾驰而过,哐当一下,间谍猫当场殒命,窃听行动宣告失败。
假如这个版本是真的,那么这只倒霉的小间谍不仅导致了中情局一项耗资不菲的间谍计划的失败,更可能是有史以来第一只死于交通事故的后猫。从猫琴到后猫,猫的受虐史几乎贯穿着人类思考、探索声音与听觉技术的全部过程。然而在斯特恩看来,这两者之间的区分才是更为重要的关节。用他的话说,在猫琴那里,猫依旧是“作为一只猫”而受虐的,而在猫电话处,猫已然不是一只猫,而只是被看作一个可操控的机械装置的集合。此中所反映的,恰是对生命本身的祛魅过程,而这一过程,也绝不会仅仅停留在猫的身上——猫的赛博格背后始终是人的赛博格,或者不如说,对于赛博格而言,猫也好人也罢,似乎也并没有什么区别。
校对:徐亦嘉
澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 猫,科学史,听觉技术

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