第25期：妙趣痕聲——聲彩繽紛的STEAM

一百多年前，貝爾發明了電話。但最初的電話，其實不是用「電」傳送聲音，而是「光」話 (photophone)，也就是透過光波傳遞聲音。看似神奇的發明便是利用光波、聲波性質的結合，光聲效應 (photoacoustic effect) 最早的應用：對著接收太陽光的薄膜說話，再透過鏡子將光反射出去。由於聲音會使薄膜產生震動，造成光的偏折，使吸收光的介質因熱膨脹、收縮，進而改變電路特性，重製聲音。雖然這個方法因為環境的限制較多，傳輸的距離也不到1公里，後來並沒有採用，卻啟發了現今的光聲影像。

地球表面七成覆蓋著海洋，水深平均4000公尺，海流、漩渦充斥其中。如何觀察海水下的環境，確保敵人不會潛入，對科學家、軍隊都是個難題：水面下200公尺，光線便成為稀有品，因此可見光不是合宜的選項；電磁波衰減地快，百米左右就已經趨近極限。聲波因此成了最適合的選項──在正確的位置上，便可以傳輸數千公里遠，成為水下的望遠鏡。

對人類來說，聽覺是很重要的感知能力之一，對動物而言也是如此。樹上啼叫的夜鷹，水中鳴唱的鯨魚，池畔聒語的青蛙，牠們所發出的聲音，是為了讓同伴、讓對手聽見，以維護牠們的生存環境，並使生命得以繁衍延續。地球上眾多動物們各自帶著牠們獨特的發聲方式，面對其他多樣性的物種。熱愛研究生物的嚴宏洋教授說，動物們就是這樣「用聲音看世界」。

地震對臺灣民眾而言並不陌生，但有多少人能聽見地震時所發出的聲音呢？地震學家在這片年輕的土地播下了許多「地球聽診器」，使臺灣成為全球地震測站分布最密集的地方。長期致力於地震學的馬國鳳老師說，這些地震測站的建置並非要成功預測地震，而是為了地震發生當下，能夠把握短暫的時間預警，以期將災損降至最低。

五月天告訴我們：「傷心的人別聽慢歌」，但現實生活中的人們在面對悲傷的情緒，反覆聆聽悲傷的歌曲似乎是一個常見的行為。而從悲傷音樂普遍存在於世界各地文化的這點來看，說明能夠引發情緒的音樂可能對人類的社會有著重要意義。李承宗老師便為我們細說音樂如何影響情緒、以及其對於人類社會的深刻意義。

近幾年隨著眾多影音創作平台的興起，自媒體產業興起的風潮也快速的拓展於每個人的行動裝置中。許多不同年齡層的創作者也紛紛投入自由創作的趨勢中，也有著將自己的信心之作商業化的企圖心；而聲音則是不論是在影片、音樂以及 Podcast等類型作品中重要的一環，由楊敏奇老師來介紹如何透過錄音以及混音詮釋創作者的情感所在。

形形色色、大小不一的樂器，是如何發聲、演奏出美妙的音樂？而看似張口便能做到的歌唱，背後究竟又牽涉什麼複雜的原理呢？受過物理學與音樂研究訓練的蔡振家老師，透過多年的探索經驗，和觀眾分享物理學家是如何探究「音樂」這個看似和科學截然不同的領域，讓我們在欣賞悠揚樂聲的同時，也能持續思索科學與藝術間的連結與奧秘。

語言是人類文明進展的媒介，並藉由文字或聲音等形式傳遞，雖然機器在辨識甚至編寫文字訊息已有相當豐富的成果，但語音世界的大門才剛被開啟。在現今人手一機的時代，除語音辨識和輸入提高資訊傳遞的效率外，Siri、Google 等語音助理的出現，在便利之外也增添了生活的樂趣。但究竟這些智能語音助理，是如何能夠聽得懂人類語言？又如何隨著一代代程式的更新不斷「進化」的呢？由中文語音辨識的先驅、台大電機系的特聘教授李琳山，揭開機器理解人類語言的神秘面紗，並帶領大家一同探究機器的進化對人類發展的影響。

人生中往往面臨許多抉擇，猶豫、搖擺不定、甚至懷疑經常是大家共同的反應。如何消滅這些忐忑不安，去做自己也不確定結果的事？對李百祺來說，在同個領域持續做自己做得到、又兼具創新性的事就是答案。

「每天都能學到新的事情，不是一件很興奮的事嗎？」說著這句話的黃千芬，眼裡閃爍著光芒。不認輸、好奇心旺盛的她，透過聲音「看」到海流的速度，究竟聲波要怎麼成為人類的眼睛？她又是怎麼看待自己一路走來的研究歷程呢？

「旁邊東華大學的教授，聽著我們也哭就很疑惑，這到底有什麼好哭的？」馬國鳳回憶。事件的主角是一棵椰子樹，栽種了椰子樹20年的阿嬤，還有國內最重量級的地震學者之一，馬國鳳。
由於椰子樹剛好長在研究必須進行探鑽的地點，研究團隊只好與椰子樹的主人協調移除。「我聽他們說進行協調會時她捨不得，哭得好傷心喔，然後我聽了就也哭了。」馬國鳳形容自己是一個特別感性的人，訪談時細數起研究生涯的一路走來，研究室裏學生認真的面孔，不計報酬投入研究的地科學者們，還有在地震災區曾經遇過的面孔，「讓人感動的人、事真的太多了。」馬國鳳說。

從小學習小提琴、鋼琴，沈浸於古典樂當中的李承宗老師是如何遇到南美洲探戈音樂，從此愛上班多鈕手風琴，甚至願意放棄國外的研究計畫，回台灣當一位表演藝術家呢？在這其中，李老師對於「人」的關懷串起科學與音樂兩個大相庭徑的世界，也讓他的人生「玩」的更過癮！

聲音會好聽是因為有泛音，但是麥克風如果離聲源太近會錄不到泛音，只能收到實音(或直接音)，老師生動地形容這樣聽到的聲音就好像有人一拳打在你的臉上。如果想要聽到樂器發出「寬廣」的聲音，就必須有一定的距離，像在聽鋼琴演奏會時，要坐得離鋼琴有一點遠，才能聽到演奏者彈奏的細節。而每一種樂器發聲的位置都不同，還要根據旋律的音域，把麥克風放在適合的位置，至於如何挑選麥克風，又是另外一門學問了。

誰說科學與人文學科是壁壘分明的兩個領域？蔡振家教授以藝術帶出科學，結合音樂與物理兩個領域的專業知識，顛覆我們過往對於科學冷冰冰的既定印象。從臺大物理系到北藝大傳藝所，這樣的跨域學習是如何發生的呢？

在個人電腦剛剛問世還未普及的年代，誰有辦法想像用語音來讓機器打出中文字？只有李琳山院士從八零年代便開始致力研究讓機器聽得懂華語。到底是怎麼樣的經歷與思考，讓院士能做一般人根本想不到的事？還能堅持這條研究道路一路至今？