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王天燕 澳门赌场深圳先进技术研究院研究助理 Frontiers in Psychology审稿人

丹顶鹤的求偶舞 上世纪80年代出土于河南省舞阳县贾湖遗址的骨笛

湖面天鹅周围水波的多普勒效应 声音的多普勒效应将音乐和舞蹈统一为“节奏运动”
　　音乐纵贯人类历史，横跨多元文化。“礼乐制度”更是中华文明的重要组成部分，曾被提到治国理政的高度。上世纪80年代在河南出土的贾湖骨笛（以丹顶鹤的尺骨制成），表明距今约9000年前中国已经有了可演奏的乐器。然而音乐从何而来至今仍是个谜。
　　自从达尔文1871年提出音乐和舞蹈可能是一种经过自然选择的适应现象以来，越来越多的科学家相信人类的音乐才能具有更深层的生物学意义。根据自然选择学说，鸟类中具有婉转鸣叫和优美舞姿的个体，可以得到异性的垂青并获得交配权，其基因得以遗传。达尔文认为，人类音乐和舞蹈的生物学意义也可能在于吸引异性而获得配偶。
　　达尔文这一说法虽有可取之处，却也难排众议——现实生活中能歌善舞的男女的确能受到异性的青睐，但同时也能得到同性的追捧；另外，音乐除了出现在社交，也广泛应用于战争和宗教。
　　音乐或源于生物对节奏事件的适应
　　最近我们在国际期刊《神经科学前沿》（Frontiers in Neuroscience）发表文章《关于音乐和舞蹈的生物起源和社会进化的假说》，从生物学和社会学角度，对音乐、舞蹈和语言的起源及进化勾勒出一条可能的路径，并对其自然选择提出一个有力的生物学假说——对内外环境中节奏事件的适应。
　　我们按照多普勒效应将音乐和舞蹈统一成“节奏运动”，结合十二平均律对音乐认知领域至今悬而未决的“旋律不变性”问题给出可能的解释，同时将“音乐和舞蹈”的起源问题转换为“人类欣赏节奏运动”的起源问题。
　　湖面游泳的天鹅前方水波致密，身后水波稀疏，这是水波的多普勒效应；类似的，发声物体朝向我们运动时，其声音频率变高，反之变低。而音乐的旋律恰好是在一条时间线上不同频率声音的节奏呈现。该文认为，人类大脑在潜意识中利用多普勒效应将音乐中的节奏音高“翻译”为一个虚拟发声物体的节奏运动。也就是说，旋律在大脑中以节奏运动的模式呈现。
　　事实上，一些具有回声定位系统的鲸鱼和蝙蝠就会用到声波的多普勒效应来巡航和定位猎物。
　　音乐认知中所谓的“旋律不变性”是指只要一个曲子的旋律一定，不管用低音、高音还是变调演奏，我们都能识别它是同一首曲子。其原因在于我们感知一段旋律时，人脑并不针对每个音的绝对频率，而是相对频率，即相邻两个绝对音高之间的相对音高。央视《开门大吉》中“听音辨曲”就是此理。
　　相对音高由十二平均律决定，十二平均律早在1584年就由明朝王子朱载堉精确计算出。多普勒效应结合十二平均律，表明任何既定旋律有且只有一个特定的节奏运动模式与之对应，我们所感知的正是既定旋律传达的特定节奏运动。所以该假说可以解释音乐认知领域至今悬而未决的“旋律不变性”问题。
　　类似地，舞蹈本身也是有节奏的肢体运动。在参与音乐和舞蹈活动时对这种节奏的感知、制造和同步化会给人带来快感并影响人的情绪。
　　人类为什么能欣赏节奏运动？
　　欣赏即审美，从生物学的角度来说，美的事物一般是对生存和繁衍有利的——春天的繁花预示着秋天的硕果，丰满婀娜的身材预示着优秀的生殖能力。那么，节奏运动跟生存和繁衍有什么关系？
　　首先，日升月落、春去秋来、呼吸心跳有节奏，举手投足中神经和肌肉的动作和静息同样有节奏。再往回追溯，人类的灵长类祖先曾经生活在树上，灵长类的祖先曾经生活在水里。因为潮汐、风力和动物活动的影响，水体和树木富含各种节奏运动。因此，在漫长的生物进化史上，动物，尤其是水生和树栖动物在学会觅食、捕猎和求偶之前，首先要解决的头等大事就是适应这样一个充满节奏的内外环境。
　　以猴子为例，自然选择可以这样作用：一部分因为不能很好协调配合自身及环境的运动节奏，就要面临摔下树来、被鹰捉走、猎食失败，适者衣食无忧、妻妾成群，不适者则面临淘汰。可见，动物对环境和生理节奏的适应以及自身具有高超的节奏运动能力（感知、制造、同步化），是觅食和求偶的前提。
　　食物和性可以给人带来快感和影响情绪，那么作为觅食和求偶前提条件的节奏运动也应会给人带来快感和影响情绪。研究表明，人们在听自己喜欢的音乐时，大脑里能被食物、性、毒品唤起的奖赏区域同样被音乐唤起。
　　我们在文章中提出假说，认为动物在适应律动环境的过程中，进化出了一套“节奏相关的奖赏和情绪系统”（RRRE系统）。该系统有两方面生物学意义：其一，给动物带来节奏运动的快感，使之积极参与其中，从而获得对节奏运动高超的感知、制造和同步能力，在残酷的生存竞争中获胜；其二，给动物带来正面或负面的情绪，助其趋利避害。
　　RRRE系统使得动物能够欣赏、寻求和制造节奏事件，逐渐促成音乐、舞蹈在动物和人类的起源。音乐和舞蹈通过RRRE系统唤起的第一类奖赏和情绪——“节奏相关的奖赏和情绪”（RRREs）具有生物学及社会学功能，比如吸引配偶、缓解情绪、用于宗教和战争，这些功能反过来推动了音乐和舞蹈的进化，同时唤起了第二类的奖赏和情绪——“社会相关的奖赏和情绪”（SRREs）。
　　RRREs和SRREs的神经环路分别建立于物种形成和个人成长，分别具有先天和后天的特征；换言之，音乐是先天和后天、自然和文化的结合。一方面，旋律中某些普遍特征能在不同文化领域引起类似的情绪，这一能力是先天的，埋藏在全人类的基因里。比如，非洲土著也能识别西方音乐中的高兴、悲伤和恐惧。另一方面，即使同一旋律也可能因为民族、场景和个人成长经历等而诱导不同的情绪，这是文化和后天影响的结果——比如外国人和中国人听到《梁祝》时的心情应该是不一样的；86版《西游记》里《女儿情》和《相见难别亦难》两首歌曲尽管具有同样的旋律，但是因为出现场景和歌词不同，给人的感受也不尽相同。
　　为何人们音乐天赋各不同？
　　RRRE系统普遍存在于人类和其他动物，尤其是那些生活在富有节奏的律动环境中的物种，所以律动环境中的物种更可能表现出与人类相似的音乐才能，比如金丝雀、驼背鲸、白掌长臂猿等，它们生活在天空、水体和树林；有研究表明鸟类和鲸鱼的“歌唱”与人类的音乐具有类似的结构。
　　此外我们认为，人类的音乐才能并不是一个“全或无”的能力，更不可能是一个单基因性状；而是多种感觉运动能力的综合，多基因协调作用的结果。换言之，健全的音乐才能需要完整的RRRE系统，同样需要对音高、节奏和动作等的感觉运动系统。这些系统一旦出现问题，将可能会导致某一方面音乐能力的不足，而不是整个音乐能力的缺失。
　　研究表明，节拍乐盲、音高乐盲和特定的音乐快感缺乏者，分别对声音节拍的感知、音高的感知和音乐快感的提取存在问题，而三类人群的其他音乐才能表现正常。反之，因为音乐和运动感觉系统以及情绪系统具有紧密关系，如果后两者出现不足，音乐可能扮演替代角色对音乐、运动和情绪所共享的一些感觉运动器官及神经环路形成刺激，起到训练和恢复相关不足的作用。这一假说可以解释为什么音乐对运动和情绪类疾病具有治疗效果。（记者赵广立根据王天燕《乐从何处来？》编辑整理）
　　（原载于《中国科学报》 2015-03-20 第7版 科普)