留声机

声音一出口就没了

文字能写下来，画面能画下来，声音却一发出就消失。1857 年，法国人斯科特·德·马丁维尔在法国申请了“声波记振仪”的专利：声音推动一片薄膜，膜上的猪鬃笔在熏黑的纸上划出波浪线。

它只能记录，不能放出声音。斯科特想要的是看见声音。2008 年，研究者用扫描图像把他 1860 年的一段记录数字化回放，那是民歌《月光下》。起初听起来像女声；第二年发现当时放快了一倍，现在认为唱的是斯科特本人。

声波记振仪的记录方式：熏黑的纸上一条随声音摆动的线（示意，线由本页的和弦算出）

锡箔圆筒

1877 年，爱迪生想到让针不只划线，而是压出凹痕，再让针顺着凹痕走回来。12 月初，机械师克鲁西照图造出了第一台。摇柄转动一根带螺纹的长轴，每英寸十圈，轴上的圆筒包着一层锡箔。

对着吹口说话，膜片带着针上下动，在锡箔上压出深浅不一的凹痕，叫“上下纹”。换另一侧的膜片，针沿着凹痕走，声音就放出来了。专利 1877 年 12 月 24 日申请，1878 年 2 月 19 日批准。锡箔只经得起几次播放。

左边是 1877 年的锡箔留声机（示意模型）：长轴的螺纹让圆筒每转一圈前进 2.54 毫米

平的唱片

1887 年，伯林纳换了两样东西。一是形状：用平的圆盘代替圆筒。二是刻法：针左右摆，不上下压，沟槽的深度不变，弯曲朝两侧。他的第一项专利在 1887 年 11 月 8 日批准。

他在涂了蜂蜡的锌盘上刻录，再用酸把纹路腐蚀成沟。锌盘电镀出一块反模，用它可以一张接一张地压出唱片，从硬橡胶到 1895 年改用虫胶。圆筒要一个个录，唱片可以印。这是唱片工业的开始。

同一段声音的两种刻法，剖面放大：上下纹（爱迪生）改变深度，横纹（伯林纳）改变左右位置

针在沟槽里

唱片每分钟转 78 圈。针尖落在离中心 10 厘米的地方，沟槽以每秒约 0.8 米的速度从针下经过。沟槽从外圈螺旋着走向里圈，一面 10 英寸唱片大约放三分钟。

78 转唱片的沟槽比后来的密纹唱片宽得多，但一根头发仍比它细。针尖的半径约 65 到 90 微米，贴着沟槽两壁走。钢针本来只用一次，每放一面就换一根：虫胶里掺着矿物粉，会磨钝针尖。

刻进沟槽的和弦

右边的方块是一段沟槽，长宽高都放大了 200 倍。中间那条刻的是一个 C 大调和弦（C4、E4、G4），按真实比例算出：最大摆幅 30 微米，沟宽约 0.15 毫米。在半径 6 厘米处，C4 的一个波长只有 1.9 毫米。

整条沟只是轻轻地弯，肉眼看是一条直线。声音全在这些弯曲里：弯得密，音就高；弯得大，声就响。下面的波形和声音都直接从这段沟槽的形状算出，默认静音。

沟槽中心线的左右位置，真实比例（横轴是沿沟槽的距离）

唱头

针夹在针杆的下端。针杆在唱头底边有一个支点，上端连着一片云母膜的中心。沟槽把针推向左右，针杆就绕支点摆动，推拉云母膜。

云母膜夹在两圈橡胶垫之间，前后振动，像一个小活塞推动唱头里的空气。这些振动只有几十微米，模型里放大了才看得见。

喇叭

云母膜只有几厘米宽，直接对着空气，几乎推不动它。喇叭从细细的喉部慢慢张开到宽大的喇叭口，把膜片小而有力的振动，逐步变成大面积、小幅度的空气运动，传到房间里。它像空气里的变压器。

声音从唱头出来，经过唱臂、弯管进入喇叭。整条路上没有一根电线。即使 1925 年以后唱片改用话筒录制，上发条的留声机放唱片仍然不用电。

喇叭内径沿长度的变化：喇叭口的面积是喉部的几百倍

发条与调速器

箱子里是一盘发条。摇柄通过棘轮把它上紧，发条再通过齿轮带动转盘。发条刚上满时劲大，快松完时劲小，可唱片要一直以同样的速度转，音调才不会变。

转盘轴上的蜗轮带着一根快速转动的轴，轴上有三颗装在弹簧片上的小球。转得越快，小球甩得越开，拉动轴上的圆盘去蹭一块皮垫，刹住多余的转速。这是离心调速器，和瓦特蒸汽机上的原理一样。

从上满到松完：转速一直守在 78 转附近，最后一点劲用完才慢下来（模型数值）

拆开来看

上面是喇叭和它的支架，唱臂和唱头。唱头又拆成背板、外壳、橡胶垫、云母膜、前压圈、针杆和针。

中间是唱片和转盘。箱子里是马达：铸铁架、发条盒、中间齿轮、转盘轴、调速器和上发条的轴，摇柄从右侧伸出来。

剖开声音的路

沿声音走的路剖开：针、针杆、云母膜、唱头的出口，唱臂越走越粗，弯进喇叭的喉部，再一路张开到喇叭口。

它改变了什么

音乐第一次可以买回家。1894 年伯林纳在美国开始卖唱片，美国国会图书馆说这是庞大的唱片工业真正的开端。1904 年胜利公司发行卡鲁索在美国录的唱片，他成了第一位唱片明星。

声音也第一次能留给后人：1889 年勃拉姆斯弹琴的片段，1890 年南丁格尔的一段话，至今还保存着。1948 年密纹唱片出现，1949 年出现 45 转唱片，到 1950 年代，78 转唱片渐渐退场。

1857 记振仪 · 1877 锡箔留声机 · 1887 唱片 · 1894 唱片开卖 · 1925 话筒录音 · 1948 密纹唱片