为什么人类听觉系统进化为对20到20000赫兹范围内的声音敏感,而不是其他频率范围?

这个问题很棒!!

先给出结论:人类为了生存,自然做出的选择。

声音对于原始人的作用

现在声音对于我们来说是为整个世界,我们的生活增添了活力,让一切变的更加生动起来。但是声音对于原始人却不是这样的

因为声音是保证他们生存的法宝!当人类还没有诞生文明之前,我们并不强大有很大的风险成为其它肉食性动物的食物,但声音却给了我们最好的预警方式。

声音的定位能力

我们都知道一般情况下,就算我们闭着眼睛也能大概知道声音来自于哪个方向,这就是我们耳朵有着分辨声源方向的能力。

其实原理很简单就是靠左右耳接受到的声音的时间差,相位差,音色响度大小,来分辨声源方向。

声波频率比较高,波长小于两耳间距时,由于颅骨、耳廓对声波的遮蔽,加上和频率相关的衍射效应的影响,双耳接受到不同强度和音色的声音。这种差别就成为判断声源方位的主要依据。而频率低的声波,由于很容易发生衍射绕过你的脑袋,两耳接受的声音很相似。只能通过判断声音到达两耳的时间差来确定声源的方位。但这种方法受神经反应速度和双耳间距的限制。

因此当频率低于20赫兹时,根据声速340m/s我们能够算出波长会大于10米,比双耳间距大太多,听到了也无法分辨方向,于是并不能提高物种的生存几率,当然就无法进化出来。

而同样耳距事实上也就决定了你能听到的高频极限。人在哺乳动物中有较大的耳距,因而听力的高频极限也是相对较低的,想听低频就必须要牺牲高频性能,反之亦然。

所以人类能够听到这个范围的声音是进化的选择,或者可以说对于人类来说这就是完美的。

这是演化,不是进化!

推理假设是:

自然环境变化逼迫人类从小规模血亲群居向大规模群居生活习性转化,以获取集体存活率提升~大规模群居必然导致原始非血缘社群之间被迫协同劳作~协同劳作激化非血缘社群之间的内部矛盾,同时加强社群之间分工合作的被迫依存关系(此处是社会管理和劳动阶级产生的根源)~非血缘社群新型生产关系催生语言,以区分内部复杂的竞争关系与合作关系,进一步控制群体生存能力~群体语言习惯的养成,逐渐催生大规模高频次听说交互能力与符号思维能力(此处是语言起源的假设,也是人类虚构故事的开端)。

最终,籍由语言驯化出来的抽象判断功能成为人类大规模集群生存的主要手段,个体由此能充分获得社群内部的生存权。这种变化大大增强了人类抽象区分事物的能力,进而听觉更多地演化成配合语言翻译抽象事物中介的知觉功能,这样的现状反过来也消弱了人类动物直观感知并反馈自然振动频率的原始能力,并以抽象符号判断逐步代替本能直觉判断,来获取集体内部更大的生存概率,这直接导致早期人类拥有的次声波、超声波等一系列原始感知力基因用进废退,从普遍的显性遗传基因慢慢变成隐性遗传基因,不被大多数人生命特征表达出来。这个过程至今仍在继续。

通过观察可知,现今只有极少数人拥有祖先的这类超感知。进一步也可以推论,既然基因还在,只是被集体习性埋没了,因而通过某种恰当的引导和练习,原则上个别人类也是可以恢复这类超感知功能的。

与其说是进化,倒不如说是退化。人类通过经验累积和传承,强化了大脑思维,可以综合所有来自外界的信息来判断事物。相对的视觉,听觉,嗅觉也就并不需要那么强了。

这是自然选择的结果。

在从古猿到人的进化过程中,人类既是捕食者、又是猎物,但在很长的一段时间里,人类是“采集者”,说白了就是拣东西吃。人每天东游西逛,找一些植物的种子、果实、根茎、菌类填饱肚子,当然,碰到野鼠、野兔这种能够迅速补充蛋白质的好东西,人类也不会放过。

随着对工具的熟练运用,远古人类也开始合作,进行较大规模的狩猎活动。但“捡东西吃”依然是人类获取能量的重要手段。

在人类的进化路径中,没有什么迫切的需求,一定要进化出非常敏锐的听力。人类需要听力的原因,大致有两个方面,一个需要和其他人沟通,比如要听清楚别人在对你说什么?以及要听到同类的呼喊、警告、求救等声音。

正常的男性说话,基准音区在64~523Hz之间,女性在160~1200Hz之间。对于交流来说,人类能听到20-20000Hz范围内的声音足够了。

听力的第二个作用是发现猎物、和避免让自己成为猎物。前面说了,人类有很长一段时间是依靠采集作为主要的食物来源。那么在采集食物的过程,人要时刻保持警惕,避免遭到猛兽、毒蛇、昆虫等东西的袭击。而这些人类的“敌人”能够发出的声音,大致也在这个范围之内。

如果在人类生存的环境中,某种能发出超声波的动物成为人类的头号天敌,那么人类要么演化出能听到超声波的耳朵,要么被这个物种灭掉,两者都是有可能的。

其实,耳朵接受到声音信号后,最终还是会传送到大脑。大脑会对繁杂的信号进行梳理甄别,跟生存关系不大的就会被忽略,关系重大的就会优先处理。比如人走在野外,正常的风声、流水声等“背景声”就会被忽略;但是突然而来的一阵响声就会引起重视,换句话说,会“吓你一跳”,这也是大脑在自然选择下的一种生存策略。如果大脑接收到的每一个信号都要处理,那也是不明智的。

人类能听到的声音频率其实已经很宽泛了,进入农业社会以后,人类其实已经不需要听到那么高频率或低频率的声音。但是时间很短,进化也没来得及调整。之前网上有个测试,显示一些高频率的声音只有儿童和青少年才能听到,35岁以后就听不到了。这个除了让人感慨“自己老了”以外,对于生存也没有什么影响。

我只能猜猜了。我认为这是因为在此范围之外我们没有受到自然选择的压力。自然界除了极少数需要用超生定位的动物发出超声波之外,很少有超过20000赫兹的声音。所以听到超声波基本不足以增加生存竞争力。次声波比如来自海啸、地震等对人类生存有威胁的自然灾害,对其产生响应可能有生存优势,但是为此专门进化出大大的耳洞可能也划不来。以上说的是逃避敌害。从追求配偶的角度,与人类的体型相适应的喉咙所能发出的声音也基本在此范围之内,所以这个听觉也没有进化压力。

建议悟空下次问问人类为什么没有进化出无线电通讯好了,这个我也很好奇。

2022-02-14

2022-02-14