去年12月，法国巴黎圣母院大教堂未能举行圣诞弥撒。因为同年4月15日发生的大火灾导致18世纪复原的尖塔和12世纪建造的屋顶木结构物被烧毁，遭受了非常严重的损失。该教堂的圣诞弥撒中断是法国大革命时期暂时关门，1803年重新进行弥撒后时隔216年之后再次中断。随着美丽教堂的消失，曾震动教堂内部的庄严而美妙的弥撒音乐声也消失了。
直到去年10月才开始清理残骸的圣母院大教堂最近开始得到音响学家们的关注。这是为了还原因火灾而消失的教堂的声音。美国的科学媒体《科学新闻》报道了承担大教堂音响修复任务的音响学家、法国国立科学院研究员布莱恩•卡茨(CNRS)及其团队的故事。
研究组利用偶然的机会事先制作的“声音地图”，在复原大教堂的声音方面起到了很好的效果。2013年研究组在音乐会结束的深夜，利用数十台麦克风和人体模型测定了大教堂的音响特性。将这些声音与电脑模拟器进行比较，预测了教堂内部的声音是如何传播的。研究组考虑到从圣母院大教堂发出的声音非常独特，决定制作一次声音地图。在这个教堂里，人们不难体验到一种现象：在安静的状态下，发出脚步声，数秒之内声音完全相同。这是一种“残响现象”。声波反射到墙壁、地板或天花板后，缓慢到达的现象。残响悠长，音乐音色丰富，声音温暖。
中世纪的教堂大多结构雄伟，残响听起来比较长。教堂内还大量使用了像大理石地面和石灰岩一样能反射音波、残响持久的建筑材料。多数中世纪教堂的残响往往能持续5秒以上。据研究小组测定，圣母院大教堂石灰岩顶棚高33米，大理石地面面积4800平方米，残响平均为6秒，比现有的中世纪教堂还要长。
一些音响学家正在绘制古教堂的声音地图，这些地图具有很大的文化价值，不能因为意外事故而消失。英国约克大学戏剧电影与电视学院博士后研究员拉迪亚•莫拉莱斯制作了约克明斯特教堂和布里斯托大教堂等英国4座教堂的音响地图，并于去年向国际音响学会发布。约克明斯特教堂拥有比网球场更大的玻璃窗，经历过1829年和1940年的大火，之后都被修缮。莫拉莱斯研究员说，“在教堂里感受到的声音是教堂的核心特性。”
研究组计划通过声音地图，分析为复原圣母院大教堂的设计和建筑材料对音响产生的影响。卡茨研究员说，“单单是覆盖部分回廊的小选择，就能在声音上造成巨大差异。”
赵承汉=东亚科学记者 shinjsh@donga.com
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