中国的孩子从学习汉语拼音开始，就知道了汉语普通话是有声调的——汉语是一个典型的声调语言。声调语言在发同一个音素时，可用不同长短、不同高低的声调表达不同的含义。而非声调语言则在发出不同声调时，只表示语气差异，而不会影响到其含义。全世界大概有6500种语言，如果以声调来划分，很多汉藏语系语言，如汉语、藏语、苗语、羌语等多属声调语言，而印欧语系语言，如英语、法语、德语等则多属非声调语言。在非洲和美洲一些地方，也分布着一些声调语言，如非洲撒哈拉沙漠以南的地区多为声调语言。在美洲，分布在美国阿拉斯加州的土著印第安人所使用的阿萨巴斯卡语，美国西南部以及墨西哥土著所使用的纳瓦霍语等，都是声调语言^[1]。

 美国迈阿密大学的CalebEverett及其同事们最近在PNAS上发表一篇文章^[2]，通过对3700种语言的分析，将世界上一半的语言进行相应的气候学和音韵学统计，探讨了气候在语言进化与发展中所扮演的角色（图1）。

图1 全球3700种语言的分布。蓝色点代表非声调语言，红色点为声调语言^[2]。

一直以来，语言学中有一个标准假设，就是人类的发声系统不受环境条件的影响，人类语言的发声系统通常并不会被认为是生态适应的结果。然而，这篇文章得出的结论则相反，作者们通过对声带的生物学研究，并比较了多种语言的地理起源以及这些地区在这些时间的湿度与年平均气温。数据显示，声带在湿润的空气中可发出更准确的各种音高。具有复杂语调的语言，比如中国普通话，主要就是在温暖、潮湿的气候条件下形成的，而英语中很少或根本没有语调，则是来自干燥或寒冷地区的。也就是说，与寒冷、干燥地区相比，在温暖、湿润的气候条件生活的人类，其语言会发展出更复杂的音调^[3]。

图2 不同语言累积分布与平均湿度（MH）之间的关系。具有复杂音调的语言主要出现在湿度较大的区域^[2]。

 人类的发声系统像其他一些物种一样，会受到环境因子的影响。基于喉科学的调查数据显示，干旱对声带的运动是有不良影响的，因此复杂的音调模式相对不太可能干旱气候中得到进化。从生理学上来讲，声带的生物力学特性直接受到其水化水平（hydration level）的影响，例如声带脱水会减少声带振动的振幅。根据体内和体外的实验研究中所获得的各种指标，发声的基本频率受到水化或脱水的影响。增加水化可提高声带的粘度，促进发声。喉咙脱水会改变声带表面液体的离子组成，如增加Na+浓度就会改变声带的弹性。许多研究都证明，喉咙中仅仅是干空气的吸入而非人工或间接体内脱水，就会影响声带生理学，结果影响发声的清晰度。而一些体内研究则证明，即使短暂暴露于干燥空气中，就会对音高的精确度和振幅的变化产生负面影响。

 干旱对声道的影响是有长期效应的，一些喉科患者经常是与干燥工作环境有关的疾病。在喉咙痛的原因中据说有30%是低湿度的造成的。同时，众所周知，歌手们为了保持他们的嗓子，一般尽量避开干旱条件。显然，人类的喉是容易受到干燥环境影响的。鼻腔呼吸可以稍微缓解一下嗓子干燥，但并不完全，而且在呼吸速度加快的时候还需要口腔呼吸。如果不考虑空气中水汽的饱和水平（相对湿度），冷空气总是比较干燥的，因为水蒸气的绝对量少。例如，从-10°C到30°C，水汽含量可增加13倍。通过鼻腔吸入干冷空气会使支气管变窄并增加鼻液，从而促进口腔呼吸。口腔呼吸，即使吸入的不是那么干燥的空气，也会促声道干燥以及声带呼吸道表面液体蒸发，而这对精确发声会产生各种困难。呼吸冷空气对声道和喉头的影响，已被大量寒冷环境中户外活动的研究所支持。这些影响不容易得到补偿，喉炎和口腔干燥等在非常寒冷的地区容易复发。总之，不管是在实验室还是自然条件下，吸入干冷空气会对声道和声带会产生短期或长期影响，变得干燥的声带难于胜任精确发声。此外，最近的病理学研究还发现，肌紧张性发声障碍（MTD）、喉疾病可因干燥的环境空气而加剧，对音位和语气产生明显的负面影响。

 干燥空气对准确发声的不良影响在对一些离体犬喉和羊喉的研究中也得到了证实，说明所有人的声带对干燥空气的敏感性具有基因型和表型上的特征。相反，湿润与水分充足的条件与发声呈正相关，具体来说就是促进了精确发声。具有声调的语言需要在正常范围内相对精确的基音。根据跨语言调查中对发音基频的分析发现，大多数男性的音域范围为100Hz。词汇语调间最小可察觉的频率差异约为10Hz，而达到20~30Hz就能比较出明显的差异了。一门语言如果超过三个声调就对发音和感知产生了挑战，因此声调的上限为五。类似越南语有六个声调这样的语言那应该是相当罕见的。

 现在，我们终于知道了，外国人学习汉语为什么在声调上感觉困难重重。我们有时候一听就知道是外国人在讲话，以前我理解是语言的细微差别难于掌握，现在我明白了这是先天条件所决定的，他们要用之前从未尝试过的方式去控制声带是相当不容易的。

 从生态学上来讲，人类语言的进化不应该不适应于环境空气条件，发声的清晰度应该与直接影响的生态因子一致。该研究并不是说气候决定了语言，只是说明气候是塑造语言的因素之一，这也是人类下意识地适应不同艰苦环境的一种反映。总之，这篇文章提供的大量证据说明，人类的发声系统实际上是生态适应的结果，是会受到生态因子的影响的，至少气候因子就是一个重要因素。

参考资料

[1]声调语言（http://baike.sogou.com/v73138651.htm）

[2]Everett, C., 2015. Climate, vocal folds, and tonal languages: Connecting thephysiological and geographic dots. PNAS, 112: 1322–1327.

[3]Soggy climates affect language. Nature, 518: 141 (12 February 2015) doi: 10.1038/518141c

【未授权发表申明】该文的主要内容被修改后发表在《北京科技报》2015年/4月/13日/第053版，题目为：你为何说普通话，原来和气候有关。但该文发表并未得到我的授权，特此说明！（如果记者或编辑曾联系过我，是我忘记了，请提示一下我们交流的邮件时间，或者提供一个快照，谢谢！）