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人为什么长两只耳朵? 精选

已有 14144 次阅读 2018-6-3 08:10 |个人分类:科学与生活|系统分类:科普集锦|关键词:学者| 两只耳朵, 声源, 方向, 进化

 

人为什么长两只耳朵?

人为什么长着左右两只耳朵?这个问题似乎带有一定的“二义性”。

有人可以这样回答:那是因为他的“祖先”以及“祖先的亲戚”即所有的哺乳动物都长着两只耳朵。那么,为什么它们也有这样的耳朵?又可以说,鸟类和许多爬行动物也有两个耳孔。当然,如果像这样刨根到底地纠缠下去,问题就可能会变成动物的两个耳孔是怎么产生的。这就是一件比较麻烦的事情了。

上面问题的另一种理解是:人或动物长着两只耳朵有什么用?本文想在这个意义上来回答。

众所周知,人或动物长耳朵最重要的功能之一是听声音。声源振动发出声音,经空气传播,传到了我们的耳朵里,经耳道到鼓膜,引起鼓膜振动,通过听小骨放大后传到内耳,刺激耳蜗内的毛细胞而产生神经冲动。声音这种机械运动的信号,转化成电化学信号。这种信号再沿着听神经传到大脑皮层的听觉中枢,形成听觉。

那么,为什么要长两只耳朵?莫非是可以备用,一旦一只耳朵出了问题还有一只可以使用?从原则上来说,两只耳朵坏了一只,确实还有另一只可用。就像我们有两只手,坏掉一只,另一只也可以用,但是,两只手做事情的方便程度总是一只手的两倍要多,两只手可以配合起来,做更多的事情。有不少事情,也一定要两只手一起做才能够做好的。长两只耳朵的作用也是如此,有一些大事情是一定要两只耳朵一起才可以完成的。

什么大事情?那就是辨别声音来源的方向。我们有两只耳朵,分别长在头部的两侧。外界的声音信号,从声源传到我们的两只耳朵,一般地说,由于传播距离不同,达到两只耳朵的信号,不会完全一样

举一个例子,如果声源在我们的左侧,从声源到我们左耳的距离就会比右耳近,不妨假定近20厘米即0.2米,声音在空气中的传播速度大约是340米/秒,传输距离多0.2米就需要多用0.2/340 = 0.0006秒。这样,当右耳收到某一个声音信号,左耳在0.0006秒以前就收到这个信号了,而此时此刻左耳又会受到新的信号。再假定传过来的声音的频率为4000赫兹(也就是每秒振动4000次,这在我们的耳朵最敏感的音频附近)。0.0006秒的时间内,声音振动的周期数是4000×0.0006 = 2.4 。这就是说,即使声音为严格的正弦波形,两耳所感受到的信号也有所不同,它们相差2.4个周期。

于是,双耳感受到的这种“相位差”传到大脑,大脑就判断出,声源出于身体的左方。当然,这种判断是人生下来之后,婴儿在实践中学会的

上面所说的双耳受到声音信号的不同,只是最简单、最理想的状态,实际情况要复杂得多。双耳耳廓的作用、头部对于声音的阻隔等也对声源的前后、高低等情况起着辅助的作用。总之,正是两只耳朵所处的位置不同,同一时刻所收到的信号的微小差别,导致人脑能够作出声源方向的正确判别。

如果某一个人(比如我)的一只耳朵出了问题,由于疾病或其他原因,失聪了,只有一只耳朵还能够听声音,那么,虽然我也能够与人交流谈话,但是,我就无法判别声音的来源方向。我在路上走,有人招呼我,我听到了招呼我的声音,但是,我不知道他哪里,于是就只得前后左右乱找一气。边上的人会感到我这个人很奇怪,明明那个人在我的左前方,我却站在那里打转转,也要到右边、后面去寻找。另外,在多人一起聊天的场合,由于室内多人同时发声,我不能分辨与我聊天者所发出声音的方向,耳朵里听到的往往就是一团乱哄哄的声音。这些都是由于只剩下一只耳朵,无法判别声音的方向所致。

对于我一个现代的老年人,产生这种情况,没有什么很大的关系,最多使边上不知情的人感到奇怪就是。但是,如果在远古时候的野外,一个天敌正在向我冲来,我不能及时判定天敌的方向,那结果将是非常悲惨的。如果是一只年轻的野生动物,不能及时判别声源的方向,那它一定难以在这个世界上生存。它恐怕也难以有后代,这样,它的遗传信息也不会传下来了。所以,动物长有两只耳朵,能够准确和及时地判定出声音的方向,这是影响到动物生死存亡的大事情。我们今天之所以有分布在头部左右的两只耳朵,就是这种自然界生存淘汰即进化的结果。

我们身上的器官,都是进化的结果,凡是成双成对的器官,不管的耳朵也好、眼睛也好、鼻孔也好,都有它们的特殊用处。如果一直没有用,那么按照用进废退的道理,也将慢慢地退化掉。例如,许多哺乳动物的耳廓是能够在一定范围内转动的,这样能够更好地收集外界的声音。一旦发现危险,可以及早逃遁。但是,我们人类长期处在自然界食物链的最顶端,直立的身躯加上灵活的头颈能够很快地转身,我们已经不需要依靠转动耳朵来加强对声音的捕捉。由于长期没有使用,人类的动耳功能也就退化了。对于绝大多数人,虽然动耳肌仍然存在,但已经严重退化,不但不能使耳廓转动,连略微的牵动都难以进行了。当然,器官的进化(退化)都是很慢很慢需要许多代的遗传才能够真正实现的事情。

 



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