冷战时期的意外鲸鱼观测站

# 冷战时期意外诞生的鲸鱼观测站 来源：https://thereader.mitpress.mit.edu/the-cold-wars-accidental-whale-observatory/ 为追踪敌方潜艇而建造的海军水下监听网络，无意中揭示了鲸鱼可能正在跨越大洋歌唱。 图片来源：Adobe Stock 20世纪50年代，在经历二战期间德国U型潜艇的无情攻击后，美国海军投入大量资源用于远程探测和追踪潜艇。在这一冷战时期的努力中，海军研究办公室创建了“声音监视系统”（SOSUS），这是一套复杂的海底固定水听器阵列，通过电缆连接到遍布世界各地的秘密监听站。 [](https://mitpress.mit.edu/9781949597257/whale-music/)*大卫·罗森伯格是《鲸鱼之音》（https://mitpress.mit.edu/9781949597257/whale-music/）的作者，本文改编自该书。* 通过SOSUS，海军能够听到很多东西：外面有什么类型的潜艇，它们有多少个螺旋桨，是常规动力还是核动力，有时甚至能精确到具体的制造和型号编号。 但他们也听到了许多其他声音——那些他们不太感兴趣的噪音。深沉的轰鸣声、咕噜声、嚎叫声、尖叫声、咔嗒声、呻吟声。他们经常听到单调重复的超低频音调，这些声音不属于他们秘密目录中的任何机器。他们想知道，究竟是什么发出了这些声音？ 最终，海军意识到这些神秘呼叫的来源并非任何机器，而是*鲸鱼*。他们将这些知识保密了许多年。在海军看来，这些声音都只是“生物噪声”，是自然产生的、没有战略重要性的声音。水手们接受训练以识别它们，这样就不会惊慌，不会以为某种神秘的敌方声音正在遥远的大海上轰鸣。直到数十年后，苏联突然解体，冷战结束，五角大楼以外的人才得以听到大部分这些录音。 一旦科学家掌握了这些录音，他们就能听到各种各样的信息，并且能够精确定位。例如，地质学家突然能够定位水下火山，并深入了解海洋底部如何因熔融岩浆从地壳下涌出而不断形成。生物学家终于有了一种方法，可以通过鲸鱼千里之遥的歌声属性变化来追踪鲸类（如鲸鱼）的运动轨迹。这些事物究竟能被*多精确地*定位，是技术中仍属机密的一个方面。但这个系统在以其浑浊著称的水下世界中运行时，准确性惊人。 --- 克里斯·克拉克是生物声学领域的先驱科学家，目前在康奈尔大学的K·丽莎·杨保护生物声学中心（https://www.birds.cornell.edu/ccb/）工作。在美丽的鸟类学实验室——一个颂扬鸟类和所有与鸟相关事物的殿堂——的地下室里，有一群科学家主要研究鲸鱼，而这里位于伊萨卡郊外，距离最近的大海有几百英里。在昏暗的房间里，他们仔细研究成堆的数据，不断寻找可能为他们数十年实地收集的声音带来意义和目的的相似之处与差异。 克拉克不太确定是谁提出了向鲸类研究界开放SOSUS数据的想法：“我根本没要求过。这事发生在1991年春天，老布什政府时期。阿尔·戈尔、萨姆·纳姆和泰德·肯尼迪推动了一项[军民两用计划]，将军事资产用于民用科学和环境目的。我不知道他们从哪儿来的这个主意。” 克拉克突然接到海军研究办公室一位名叫丹尼斯·康隆的人打来的电话，请他到诺福克去看看他们的数据。在那之前，他对军事文化没什么经验。“我惊呆了，”克拉克回忆道。“就像《奇爱博士》里那样，秘密作战室，居然是真的！我收到消息说我们要开一个特别会议讨论‘两用计划’，我看到我的名字在议程上，然后突然发现我上了台，还得谈谈如果我接触到这些信息会怎么做。我什么都没准备，所以就站起来讲了几个故事。” 克拉克确实很会讲故事。和许多科学家一样，他手头积累的故事比他有时机写下来的要多得多——既有分析的故事，也有推测的故事，还有他从未有机会跟进的想法，因为他太忙于筹款来维持实验室的运转了。当克拉克讲话时，他展现出了经验中那些不会出现在他科学著作中的一面。他是一个真正享受想象做鲸鱼是什么感觉的人：“从弓头鲸的角度来看，在北极春季浮冰下迁徙时，视力只能达到几百英尺，听觉就是一切。” > “那声音听起来像货运火车，像狼嚎，像婴儿哭泣。” 弓头鲸是除了座头鲸之外唯一会唱歌的鲸鱼——歌声比座头鲸简单，但终究是歌。“听起来像有人在拉大提琴。*赫里阿噗，嗯嗯姆。赫里阿噗，嗯嗯姆。*你听着这个，会想也许你听到的是背景中冰层的摩擦声，因为它们把这些冰的声音融入到歌里了！这并不奇怪，因为冰有40种不同的声音；它可以像货运火车，像狼嚎，像婴儿哭泣。所以，从自然物理力量（比如冰层的生长和拉伸）的声音，到穿行于这个冰下复杂水下世界的动物发出的声音，构成了一个连续谱。” 他解释道，他认为迁徙的鲸鱼纯粹是通过听觉聚集在一起的。“声音交流是你们（请原谅这个称呼，上将）前方的、后方的、侧面的同伴在冰区中协商前行方式的手段。你会听到*嗯姆*，然后10到20秒后，*姆姆姆姆赫*，再过几分钟，又一个，中间有间隔。我们通过声音连接在一起。” 克拉克将这样一群迁徙的鲸鱼称为“声学牧群”，即一个通过声音维持凝聚力的动物群体。它们的音乐，就像劳动号子或灵歌一样，维系着文化：“想象一下，在24小时的黑暗中，作为一头弓头鲸，努力穿过一片冰区，而我的文化传说告诉我，我的祖父曾经在那里被困住，差点死去。这可不是在开阔的大海上迁徙，这是在冰封的海洋下，通过将声音从冰层上反弹回来，鲸鱼或许能重构出它们水下世界的图像。” 海军对此印象深刻。几周后，克拉克被叫到华盛顿，被任命为两用计划的首席海洋哺乳动物科学家。“我告诉他们，‘等一下，你们早就知道这一切了。你们制作了磁带，用来训练海军人员区分‘生物噪声’和潜艇，还针对不同海洋制作了不同的指南。’在我找到的每一份海军技术员培训手册中，我看到的每一幅图像、每一个声谱图，背景里都有鲸鱼！他们对一些东西有专门的术语，比如‘杰兹怪物’，指的是长须鲸的声音在夏季达到高潮的时候，他们只是试图屏蔽掉那些声音。那些东西对他们来说是麻烦，因为它们让潜艇更难被发现。” 1992年，克拉克第一次访问SOSUS总部时，被领进了一个体育馆大小的昏暗房间，里面一排排的点阵打印机正吐出卷轴，上面满是短横和点，这些是遍布世界各大洋的水听器所捕捉到的声音的旧式表示。克拉克仔细看了一份打印输出，在标尺底部附近看到了一个熟悉的信号：“正是蓝鲸的正确声音频率。然后，我沿着机器行间走着，比较着大洋底部相隔数英里的不同阵列的模式，我注意到了别的东西：它们正在探测到同一头鲸鱼！” 当他意识到海军的系统可以用来定位整片大洋中歌唱的鲸鱼时——日复一日，时复一时——他感到脖颈一阵发凉。 --- 蓝鲸，有史以来最大的动物，拥有比人类多10倍的神经元，完全用于拾取100赫兹以下的声音——远低于钢琴最低音符。我们几乎听不到它们在做什么。一头蓝鲸会发出一声持续长达半分钟的深沉呻吟，然后精确等待70秒，再次发出同样的声音。一遍又一遍，以精确但极其缓慢的节奏，持续数天。在印度洋，它们每140秒做一次。 长须鲸，鲸鱼世界中修长、流线型的法拉利，发出的声音更简单：一种20赫兹的极低脉冲，大约每3秒重复一次，低于人类听觉下限。由于长须鲸节拍简单而规律，它一直是最容易用于测试“千里之歌”理论的工具。 *人类和各种鲸鱼发出的音调声音的可比范围。* 冷战期间首次听到这种声音时，有人认为这是俄国人用来在海洋中产生驻波的秘密频率，这样敌方就能探测到我方潜艇的位置。20世纪60年代的海洋声学教科书仍然怀疑这种音调是否可能源自动物。突然，海军开始更加关注这种低沉的规律脉冲。结果发现，这些声音是长须鲸发出的。这些声音间隔如此之大，以至于我们只有将其加速30倍才能把握其节奏。 *一头长须鲸发出的低频脉冲，在一小时内可以被大西洋另一边的另一头长须鲸听到。* 早在20世纪70年代，生物学家罗杰·佩恩就假设，那些发出最低沉声音的最大型鲸鱼，理论上可以跨越大洋进行交流。在接下来的几十年里，人们确定了只有雄性蓝鲸和长须鲸才会发出最低沉规律的声音。由于从未有人找到过长须鲸或蓝鲸的繁殖地（捕鲸者几个世纪以来一直在寻找这样的金矿），科学家们开始推测可能并不需要这样的地方。也许，当雄性鲸鱼在数千英里外呼唤配偶时，听到的雌性会朝声音来源的方向游去。 但这同样只是推测。问题依然存在：鲸鱼本身*真的*会去听数千英里外的歌声吗？ 蒙特利尔的鲸类研究软件开发者塞尔日·马斯（他最新的作品是DC海豚交流器，一款用于人与海豚双向交流的安卓应用）回忆起他认识的一位20世纪70年代的海军声呐兵，他曾追踪过长须鲸的轰鸣声。在科德角附近的斯特尔瓦根滩，他的潜艇附近探测到了响亮的轰鸣声，但还有一些非常微弱的回声无法定位。在电话中与西班牙附近的同事通话时，他得到确认，一小时前，欧洲海岸附近的鲸鱼也发出了类似的亚音速轰鸣声。为什么这个没有发表？ “这些信息被保密了几十年，”马斯笑着说。“但现在可以说了。” 当然，科学家们确实从极远的距离听到过须鲸的声音。利用海军超精确的设备，克里斯·克拉克能够从一千英里外追踪一头蓝鲸长达43天。这头巨大的蓝鲸日夜不停地歌唱。它从百慕大东北偏北500英里处出发，以稳定的西南偏南方向航行了三天。它经过一座海底山的正南，然后转向西，一直游到古巴东北偏东200英里处。接着它向右转，最终停在距离其起点约一百英里处。在那里，它沉默了。这头鲸鱼在一个月零十三天内总共游了2200英里。 克拉克认为，这头鲸鱼可能利用海底山进行回声定位，然后利用百慕大进行导航。即使是如此低沉的声音也可用于回声定位，尤其是当它们以如此有节奏的精确度发出时，而发出者又是一种适应了漫长时间尺度的动物。蓝鲸声音的源头强度为180分贝，在水中的响亮程度相当于喷气发动机在空气中的噪音。你不会想靠得太近去听一头蓝鲸的声音。如果我们游近，可能会感到全身一阵巨大的震动。 > 没有人类音乐家能像这些鲸鱼一样保持如此缓慢的节奏计数。 那么，这首漫长而简单的歌是什么呢？是一种求偶仪式，还是一种慢动作声纳？克拉克已经证明，深沉的轰鸣声纳在数学上是可行的，但没有数据支持这确实是实际发生的情况。 然而，“千里之歌”立刻抓住了我们的想象力：“我今天就可以给你看证据。我可以在波多黎各听到远在格兰德浅滩的一头鲸鱼的声音。鲸鱼能做到这一点吗？你可能会问，‘它们能有什么可说的？’然后你突然就加上了这种愚蠢的人类限制。一头鲸鱼可能会转过身来对我说，‘你们这些坐在彼此两米外的生物，又能有什么可说的呢？’” 和许多伟大的科学家一样，克拉克并不畏惧做个有点梦想家。他曾不止一次寻求音乐学家的建议：“康奈尔大学的印尼加麦兰专家马蒂·哈奇对我说过，‘克里斯，你把所有这些歌声都当作数据来看，但我认为那是一种音乐的、情感的体验。’音乐家听到的是歌，而这就是我有时会偏离科学，倾向于同意他们看法的地方。为什么我们不能仅仅把它当作一个非凡的现象来欣赏呢？” 没有人类音乐家能像这些鲸鱼一样保持如此缓慢的节奏计时。这些极低沉的砰砰声和呻吟声，其节奏如此缓慢，以至于人类几乎难以察觉。将蓝鲸的歌声加速10倍，30分钟就变成了3分钟。将音高提高到类似大提琴、弓头鲸之歌或人类呻吟的领域，你就会听到恰好每三秒一次同样轻柔的呻吟。只有当我们将时间放慢时，我们才能听到那千里之歌，那是深海声道中的一声巨大叹息，从一个海洋的一端回响到另一端。 --- ***大卫·罗森伯格**是一位音乐家和哲学家，是新泽西理工学院的杰出教授。他是《鸟为何歌唱》（https://www.hachettebookgroup.com/titles/david-rothenberg/why-birds-sing/9780465071364/?lens=basic-books）（Hachette出版）、《虫乐》（https://us.macmillan.com/books/9781250045058/bugmusic/）（Macmillan出版）、《美之幸存》（https://www.amazon.com/Survival-Beautiful-Art-Science-Evolution/dp/1608192164）（Bloomsbury出版）以及《鲸鱼之音》（https://mitpress.mit.edu/9781949597257/whale-music/）（Terra Nova出版）的作者，本文改编自后者。*