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会说话的木盒

18世纪的发明家沃尔夫冈·冯·肯佩伦一生中发明了多个精巧有趣的机械装置,其中,会说话的木盒是他付出心血最多的一项发明。

多才多艺的肯佩伦

有人认为肯佩伦是少数几个能与达芬奇比肩的人之一,因为他与达芬奇一样多才多艺。

首先,肯佩伦是一位杰出的机械工程师,他建造过蒸汽机、水泵、涡轮机等机械设备,并拥有多项专利;其次,他是个建筑师,他在布达佩斯建造过剧院,美泉宫的喷泉也是他的作品;最后,肯佩伦还是个艺术家,他创作过许多绘画和石版画,还编写过两部歌剧——《仙女座》和《英仙座》,这两部歌剧曾经在维也纳、布达佩斯和布拉格演出过。

在肯佩伦的所有发明中,他付出心血最多的发明是一台“说话机”,他发明说话机用了整整20年。

神奇的说话机

说话机的主体是一个方形的木头盒子,盒子上有两个圆洞,操作者从圆洞把手伸进盒子里进行操作。盒子的旁边是一个鼓风装置,操作者用胳膊挤压风箱,就能为盒子里的发声装置提供气流。风箱通过绳子和滑轮与一个铜球相连,当操作者抬起胳膊时,铜球在重力的作用下,会将风箱拉起来,等待下一次挤压。

盒子里是说话机的发声装置,它的结构非常复杂,由簧片、橡胶短管和多个连杆组成。操作者通过用手指按压不同的连杆,可以让发声装置发出各种类似人类的声音。将这些声音进行不同的排列组合,就能形成一句让人能听懂的话。如果操作者非常熟练的话,能让说话机说出完整的法语、意大利语和英语。

18世纪的科技很不发达,为了让机器说话,肯佩伦只能让机器先从结构上模仿人类的口、舌和喉咙,然后再通过不断地改进与调试,让机器发出人类的声音。

说话机的工作原理

仔细观察说话机的发声装置,我们就会发现,它其实就是一个人类发声器官的模型。那个橡胶做的短管相当于人类的嘴巴,那两个向上的小管,相当于人类的鼻孔。操作者通过用手捂住或放开橡胶短管,来模仿人类嘴巴的张开和闭合。发声装置上的簧片相当于人类的声带,而那些大大小小的连杆,则用来调整声音的大小与声调。为了充分了解人类说话时的发声原理,肯佩伦花了大量的时间去研究人类发声器官的结构和运作方式。

肯佩伦还曾经计划给说话机增加一个类似于风琴琴键的键盘,每个键对应一个字母。他希望能像打字一样,通过按键让机器说话,但是由于条件限制,这个方案并没有实现。

虽然肯佩伦在说话机的发明上倾注了大量的心血,但是用说话机说出来的话,与真人发出的声音还是有明显的差别。机器发出的语音听起来怪怪的,就像动画片里的某些角色在说话一样。

1804年,肯佩伦在完成并展览他的说话机后不久就去世了。不过,在这之前他出版了一部全面介绍他的研究成果的书,书的内容涵盖了说话机的各种实验方案,以及他对人类发声器官所做的研究。肯佩伦发明的说话机被妥善地保存至今,现在收藏于德国慕尼黑的德意志博物馆。

知识链接

会说话的木头僧人

在中国古代典籍中,也记载了一个会说话的机器人。据《朝野佥载·卷六》记载,唐代有一位技艺高超的匠人叫杨务廉。他雕刻了一个木头僧人,僧人手里端着一只木碗,能自动向行人乞讨布施。当木碗中的铜钱盛满以后,这个木头僧人体内的机关就会发动,这时它会自己说一声:“布施!”当时的人都来观赏这个木头僧人,想听木头僧人说话,于是争着往木碗里放钱。一天下来,这个木头僧人可以收到好几千文钱。

关键词: 会说话的木盒 说话机的工作原理 中国科学技术馆

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