如何傾聽一張老唱片中的聲音？你可能會說，只要找到一臺留聲機，把它播放出來就好了嘛。但實際情況卻沒有這么簡單。現在，很多老唱片都面臨著保存不善、折斷破損的危機，如果這些記錄載體損毀，其中的音頻資料也將隨之失傳。

而出手拯救這些老唱片的，則是兩位在LHC（大型強子對撞機）工作的粒子物理學家。通過顯微鏡和計算機，他們讓破損的老唱片也得以重獲新生。

無法播放的記錄

在照相機出現之前，藝術家們利用繪畫和雕刻也可以較為精細地還原自己所看見的場景，而相比之下，記錄和還原聲音則要面臨更多技術挑戰。

1860年，法國人斯科特（édouard-Léon Scott de Martinville）*次成功地將聲音用現代方法記錄了下來。他根據人耳的構造設計出了一架聲波記錄儀，其三個主要結構分別對應耳道、耳膜和聽小骨。聲音是機械振動，聲波傳送到儀器中，然后連接在一個膜上面的鬃毛類部件（與聽小骨對應）就可以把振動記錄在涂有燈黑（炭黑）的紙張或者玻璃上。

通過這樣的方式，斯科特得到了下圖中的聲波曲線記錄圖。這種記錄圖中確實包含著聲音的信息，但它卻無法被還原播放。

斯科特在紙上記錄的聲音。聲波信息就在其中，但我們卻無法聽到

在此之后，留聲機的出現解決了還原聲音記錄的問題。愛迪生發明了圓筒式留聲機，在蠟制成的圓筒中雕刻上深淺不一的“音軌”，播放時唱針在音軌的引導下運動，將振動信號還原。在那之后，蠟筒又被唱片所取代，越來越多的聲音信息被記錄在了其中。

這些蠟筒和老唱片中記錄著很多珍貴的音頻資料，但即使有留聲機的幫助，在很多時候我們依然無法自由地播放和傾聽它們。這些老式的記錄載體并不耐久，用唱針播放的過程不可避免地會帶來磨損；一些蠟筒和唱片甚至已經折斷，*無法播放了。

我們只能遺憾地與這些無法播放的聲音資料告別了嗎？不，其實還有別的解決方法。

“看到”聲音的物理學家

參與解讀老唱片工作的兩位物理學家分別是卡爾?哈伯（Carl Haber） 和維塔利?法捷耶夫（Vitaliy Fadeyev ）。在大型強子對撞機實驗中，對很多部件的精度要求是非常高的，例如有些探測器能夠區分的位置精度達到人的頭發絲粗細這樣的量級。所以，他們經常需要在光學顯微鏡下，并且通過計算機算法控制特殊的機器來組裝儀器。這樣的機器可以在組裝時達到微米量級的精度。

在一次開車時，哈伯恰好從廣播中聽到了一段對鼓手米奇?哈特（Mickey Hart）的采訪。采訪中哈特提到，有大量記錄在唱片中的音頻老資料現在并沒有得到足夠好的保護。靈光一閃，哈伯意識到他們在LHC所用到的技術也是幫助這些老舊的音頻資料重獲生機。

這些記錄聲音的老文物可能已經斷裂磨損無法播放，或者像斯科特留下的聲波圖那樣，根本沒有對應的播放器可用。但是聲波振動的信息依然保留在那些音軌當中。如果我們可以清晰地拍下這些音軌的形態，然后使用圖像處理的方法將照片上的信息提取出來，再用程序來模擬播放機的功能，這些圖像就可以重新被轉換成聲音文件。

左圖：膠片是通過音軌的左右擺動來記錄聲音信息的；中圖：唱針在膠片上移動，會左右振動，再經過處理就可以把聲音還原；右圖：膠片在顯微鏡下的照片（經過處理）

而對于蠟筒這樣通過不同深度刻痕記錄聲音的設備，也可以利用在科研領域廣泛使用的共聚焦掃描顯微鏡得到刻痕的3D結構信息，進而還原聲音數據。而這些設備和技術條件，正好都是兩位物理學家所具備的。

左圖：蠟制圓筒實物，它通過雕刻不同深淺的音軌來實現聲音記錄。右圖為蠟制圓筒的3D掃描

這種光學的讀取方法并不會造成磨損，即使是破損的記錄材料（例如斷裂的膠片）也不會阻礙聲音還原，這對于音頻資料保護來說是非常好的消息。于是哈伯和法捷耶夫等人就成立了 IRENE 項目，致力于還原了早期的音頻記錄。

用來掃描膠片的儀器。膠片上面是光學顯微鏡的鏡頭，通過膠片的轉動可以把整個膠片的音軌信息都掃描出來。

那些老聲音，聽起來是什么樣？

至今，IRENE項目已經有了不少成果，很多早期的聲音記錄，包括上面提到的那張記錄聲波的紙都已經被他們還原出來。

起初，這樣還原出來的聲音是非常嘈雜的，甚至無法分辨錄音中的人在說什么內容。而經過掃描技術和算法的改進，我們至少已經可以分辨出錄音的內容了。現在，這項“只看不摸”的讀取技術，正在幫助很多圖書館的工作人員將一些珍貴的聲音記錄數字化。在科學家的努力之下，將來還會有更多昔日的聲音和故事重新在我們耳邊響起。