来源：数据实战派
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根据《一战的结束：一个图形记录》(The End of The War: A Graphic Record)，一战期间，由美国负责战争事务的助理国务卿委托撰写的一份重要报告中，其卷首写到，第一次世界大战并非以一声巨响结束，而是以一声呜咽结束。

一份幻灯片资料透露了线索。下图显示的这份资料上有 6 个线条，描绘了 1918 年 11 月 11 日上午 11 点，停战前一分钟和后一分钟，美国前线在摩泽莱河附近的炮火活动。

左边显示了一系列锯齿状的线条 (“记录了所有的枪声”)，描绘了停战前一分钟的炮火活动。右边则只有流畅的线条 (“所有炮火静音”)，描绘的是停战后一分钟内的炮火活动。11 点 1 分 01 秒左右的两次小波谷是由于庆祝停火而开了两次枪。除了这几声枪响之外，大炮的活动似乎完全停止了，战场上的枪声也突然消失了。

1918 年 11 月 11 日上午 11 点，在摩泽莱河附近美国前线的炮火活动

《一战的结束》中写道，这是美国前线炮火活动的最后一次记录，图像是从美国的声波测距仪发出的。它写道，“声音测距是确定敌人火炮位置和口径的重要手段。”

当这张照片被刊登在《电力杂志》(Journal of Electricity) 上时，人们对它的评价甚至更为夸张 ——“真正的历史是用电书写的！”

《一战的结束》是根据第一次世界大战期间发明的众多声学防御方法中的一种创作的。

在一战开始时，基本上是没有声学防御的概念的。没有一支主要的军队有效地通过敌人发出的声音来追踪它的位置。然而，在一战结束时，为了应对新的进攻技术，每一个国家都发展了新的声音定位技术，而且每一个国家都在无数场合使用了这些方法，因此产生了新的 “声音防御” 模式。

然而，一种新的进攻性武器的出现并不意味着马上就会有新的防御方法。

根据皇家海军志愿军预备役上尉阿尔弗雷德・罗林森的说法，敌人很容易躲在暗处。防守方的枪怎么能击中他们看不见的物体呢？但是他说，答案其实 “幼稚的简单，也就是说，虽然我们看不见它，但我们能听到它。因此，如果我们要射击的话，既然不能用眼睛瞄准，就必须用耳朵来瞄准。” 不过，他写道，“无论理论多么正确，要将其转化为实践，还有很长的路要走。”

直到 20 世纪初，人们对空间听觉的研究几乎只局限于声音物理学或听觉生理学和听觉心理学。

在战争期间，空间听觉被重新定义为一种从战略角度理解的战术活动 —— 一种可以决定人类甚至国家生存的东西。听觉空间感知曾经附属于视觉空间感知，最近被理解为一种重要的技能，“听觉力量” 突然被映射到民族国家的力量上。

观察声音：声音成像、听力碟片和 Baillaud 抛物面

第一次世界大战中使用的第一个声音定位器，很大程度上依赖于 “看到声音” 的想法。

有些是基于视觉技术，并将光学科学衍生的原理转移到声学领域。

1916 年，法国陆军的一名中尉设计了一种 viseur acoustic (“声学面罩”)，这是一种由镜子和指南针组成的手持设备。士兵使用这种仪器，将自己的脸对准镜子的中心，这样他就能同样清楚地看到自己的耳朵。指南针大概就能给出声音的方向。

而英国则进行了听力碟片的实验，这项技术是基于这样一种想法，当碟片朝向声源时，音像就会在与声音相反的一侧在碟片的中心形成。

这个想法是利用声学模拟光学上的泊松光斑实现的，泊松光斑是基于光的波动性质，使亮点出现在圆形物体的阴影中心。

虽然像声学面罩和听力碟片这样的技术既不是特别有效也不是切实可行的，但在战争中出现的最持久的声防御技术之一 ——Baillaud 抛物面 —— 也是基于视觉技术。

历史上曾经有一些声学反射器的例子，但是第一个专门为军事用途设计的抛物面声学反射器是在 1915 年由 René Baillaud 发明的，它的外形类似盘子或者碗。Baillaud 是图卢兹天文台的天文学家，他以牛顿望远镜为原型设计了自己的装置。他的设计基于一个前提，即抛物面必须具有相同的反射特性，无论它们反射的是光还是声音。

René Baillaud (左) 和一名法国士兵 (右) 在巴黎天文台的屋顶上操作一个木制的 Baillaud 抛物面的照片。来源：Baillaud 1980, 144

在 Baillaud 的回忆录中，一系列的照片展示了声学抛物面经过大约一年的密集实验的发展。我们发现了尺寸越来越大的仪器，直径从 60 厘米到 3 米不等，形状各异，而且抛物面看起来不太像凹形盘子，而更像深碗。它们结构不同，其中一个由四个抛物面堆叠成两排，因此原本在最大焦点处聆听的一名操作人员变成了两名，两人分别坐在仪器的两端，并用手轮转动仪器。

我们还发现了自动航迹绘图仪的引入，这是一种跟踪操作人员运动的成像技术，从而产生飞机轨迹的可视记录。

多方位声音定位：四喇叭声音定位器

第一次世界大战期间，军用飞机会发出几种声音：螺旋桨的旋转声、发动机的声音，以及由空气和飞机机体之间摩擦引起的振动声。然而，最响亮、最容易识别的声音是所谓的飞机 “排气音”。

各种飞机的排气音范围在 80 赫兹到 130 赫兹之间，虽然这个音调在飞机运动时有所变化，但它总是一个低频的声音。

为了反映飞机的低频声音，各个国家军队都开发了喇叭声音定位器，用能反映低频声音的大圆锥形喇叭取代了火炮测距装置中的小喇叭。

根据剑桥大学生理学教授、20 世纪初英国防空实验组主任 A. V. Hill 介绍，英国陆军研制的第一种喇叭声音定位器只有一对大喇叭，其直径约 40 英寸。1917 年，该装置首次用作伦敦防空防御的一部分，它只能确定敌机的水平方位。几乎立即开发的第二种型号定位器有两对喇叭，有时被称为 “四喇叭” 声音定位器。一对喇叭用于确定飞机的高度，而另一对喇叭用于确定它的水平方位 (方位角)。

“多方位” 喇叭定位器需要两名监听员，即 “双耳” 的聆听模式。

每个监听员都通过一个只连接一组喇叭的类似听诊器的双耳听筒。一名监听员只听飞机的高度，而另一名则听飞机的水平方位。因此，用监听员的综合听觉来跟踪飞机，这是通过两个人的耳朵的声级来确定的，这个过程被称为 “包围声音”。

四喇叭声音定位器是一种重型、劳动密集型的设备，运输和使用都需要付出相当大的努力。此外，通过喇叭声定位器听声音几乎总是在任何实验室都无法复制的不利条件下进行的。军事操作员几乎总是在黑暗中工作，这本来就是一项艰巨的任务，他们经常在恶劣的天气和混乱可怕的战斗环境中聆听。

据说士兵们在战斗中容易瞬间失聪；士兵们回忆说，“看到士兵的耳朵在流血。”

使用声音定位器时，听力损伤和听者疲劳是常见的。不仅听者在不熟悉和不可预知的环境中从事困难而费力的活动，而且几乎可以肯定他有死亡的风险。

在这种情况下，“加强监听” 是一个极端的命题。

监听员的耳朵训练：声学测角仪

鉴于在这种极端条件下监听的不稳定性质，军事监听员接受了广泛的培训，以培养他们的定向聆听技能。关于声学测角仪（一种法国设备）的军事手册包含有关 “声音观察者的培训” 和 “监听员的耳朵培训” 的段落。

这些段落详细描述了军事监听员必须进行的各种耳朵训练练习才能获得操作声学测角仪的资格 - 喇叭声音定位器。

声学测角仪听力练习分五个阶段进行。在第一阶段，监听员聆听大约 100 米外的固定声源。助手通过数数、拍手或吹喇叭来提供声音。随后助手移动到另一个点，而监听员则需要将仪器重新对准他。第一个练习用于淘汰不可靠的监听员。如果监听员的 “声学目标” 偏离太多，它将不被允许进入第二阶段。

在第二阶段，助手模仿移动的声源，在距离监听员大约 150 到 200 米处以大约每秒 1 米的速度行走时产生连续的声音。监听员试图通过不断地将测角仪重新对准助手来跟踪声音。一位站在监听员和助手之间的教官随意吹口哨。在这些点上，助手停止移动，监听员的声学瞄准将得到验证。

在第三和第四阶段，监听员跟踪实际飞机的声音，首先跟踪其水平方位，然后跟踪其高度。在第五阶段，也是最后阶段，两名监听员同时跟踪一架飞机，一名监听员监听飞机的水平方位，另一名监听飞机的高度。决定监听员 “应该每天系统地接受培训”，每天的听力练习 “绝对不可或缺”。如果监听员不每天练习，他会 “很快就会失去定位飞机的效率”。

Perrin 遥测仪

Perrin 遥测仪早期模型的照片，带有两个声音定位器。来源不明。

一战中机械上最复杂的声音定位仪之一是佩兰远距测距仪 (télésitemètre Perrin)，它以法国物理学家让・巴蒂斯特・佩兰 (Jean Baptiste Perrin) 的名字命名。

其原理是锥形喇叭所能达到的声音放大量必然受到喇叭尺寸和长度的限制。为了增加声音定位器的放大功率而不是其尺寸，Perrin 设计了一个接收器，该接收器将数十个基本喇叭聚集在六边形蜂窝状巢穴中。这些 “喇叭” 通过一套管子连接到中央喇叭，两名监听员分别通过额外长度的管子进行双耳收听。这个被称为 “myriaphones” 的多喇叭组合将使设备能够收集大量声能，而仪器本身可以保持相对较小，因此在运动战的背景下是可行的。

根据 A.V. Hill，许多人认为 Perrin 遥测仪比喇叭声音定位器给出了 “更确定的中心位置”，并且使用遥测仪，声音在两只耳朵之间传递的感觉似乎 “更明显”。

听力的新领域

第一次世界大战期间，出现了一支军事专家级监听员，他们感知声音位置和方向的能力成为军事行动中的一项关键资产。

在法国，军事监听员每天都接受培训，军方认为定向聆听是可以通过听力训练来培养的技能。在声学防御的背景下，“好的监听员” 不一定是听得好的人。相反，一个好的监听员是能够使用他们的空间听觉来定位和追踪声音来源的人。

在战争过程中，声学防御技术变得更加复杂，不仅在其日益复杂的设计方面，而且在它们所需的监听类型方面。后来出现了合作和协作的监听模式，其中涉及几个监听员以及其他团队。他们协同工作来感知和解释声学活动。尤其是在战争后期，在声学防御环境中进行监听是集体努力的结果。

几乎每一种防御性监听行为都涉及一系列复杂的程序，需要专业知识、多位监听员和其他观察员之间的合作以及人员团队之间的沟通。通过这种方式，监听变成了一个分散在许多人之间的过程，每个人都被分配到 “监听行为” 的不同部分。

同时，监听行为本身也从个人在日常环境中进行的单一、连续、连贯的行为重新配置为一组由审计人员在极端战争条件下进行的系统化、离散的行为。

由于军事监听员的作用是监听并不断报告他的发现，因此进一步将监听重新配置为数据收集行为。

军事监听员通常不会像声学传感器那样解释声音的含义，而他的角色基本上是观察和报告物理声学数据。

从这个意义上说，军事监听本质上是一项机械任务，预示着当代形式的机器监听。

人类监听员通过制定功能性和高度合理化的监听模式来执行机器今天执行的功能：声音研究学者 Jonathan Sterne 称之为 “听觉技术” 的军事化形式。

通过声学防御，监听同样被重新配置为感知、观察或视觉绘制声能，而不是仅仅 “听到” 声音。

在一些声学防御方法中，声音的视觉表示以及与声学活动相关的计算取代了听觉，例如确定风和温度等大气条件对特定日期声音传播的影响。

换句话说，在声学防御中，声音 “听起来” 的方式并不总是很重要。相反，在许多情况下，声音的物理行为才是听力方程式中最重要的部分。

如果声音不只是可以听到的东西，而是可以被感知的东西，或者实际上是被观察到的，那么它的定义也必须改变。

在战争开始时，声音通常被理解为 “某些振动运动对听觉神经产生的影响”，这一定义被希尔引用为标准。然而，这一定义并不总是适用于声学防御，因为正如一位军事领导人所写的那样，有时有必要考虑声音，“而不考虑耳朵最终能探测到的声音”。因此，希尔建议对声音的一个更恰当的定义应该是 “一种物质的振动运动，这种运动是听觉器官所响应的。”

虽然这与关于声音的成熟想法是一致的，但声学防御技术使我们能够以一种有形的方式体验声音，就像 “物质的振动运动” 一样。

声学防御同样使 “声音传播” 的概念具体化。成千上万的人，包括军事监听员，以及许多生活在空中轰炸威胁下的平民，他们面对的不是可见的声音，而面对的声音的传播路径。声学防御使声音移动的想法变得合理，并且通过将声音定位用于目标的移动，人们可以重新定义历史本身。

原文标题：

Powers of Hearing: The Military Science of Sound Location

Reference：

https://thereader.mitpress.mit.edu/powers-of-hearing-the-military-science-of-sound-location/ 

编辑：于腾凯

校对：杨学俊