在眾多對亥姆霍茲的共振理論進行挑戰(zhàn)的人中，匈牙利科學(xué)家（后來移居美國）馮·貝凱希（Georg von Békésy）最后勝出。馮·貝凱希在大學(xué)里學(xué)的是物理學(xué)，畢業(yè)以后在一個通信實驗室里當工程師。為了提高通信質(zhì)量，所有的技術(shù)改進最后都要靠人耳來鑒定。馮·貝凱希發(fā)現(xiàn)在長途電話系統(tǒng)中影響通話質(zhì)量最嚴重的一個因素是電話機振動膜的振動和人的鼓膜的振動相去甚遠，因此改進通話質(zhì)量的首要工作就是使電話機振動膜的振動盡可能接近鼓膜的振動方式。這也是他在通信領(lǐng)域解決的第一個問題。

在這之后，馮·貝凱希獲得了足夠的資金來研究耳朵的機械性質(zhì)。為了獲取人耳以研究中耳的力學(xué)性質(zhì)，他向解剖學(xué)研究所的專家虛心請教，但是并沒有得到回應(yīng)，因為在一些解剖學(xué)家看來，一個通信工程師想研究解剖學(xué)上的問題未免太荒唐，所以他們不讓他參加尸體的解剖工作。馮·貝凱希只能通過研究所的后門帶出一些頭顱骨，不過為此他得冒很大的風(fēng)險，因為如果碰到警察檢查，他很難證明他所帶的人頭骨完全是用于科學(xué)研究的目的，而不涉及謀殺之類的犯罪行為。事實上確實有一位警官在某一天告訴過他，可以在任何時候以涉嫌謀殺的罪名逮捕他，因為在他的手提包中藏有人頭。不過警官還是放了他一馬，他為此感激不盡。他對研究的執(zhí)著最后也感動了解剖學(xué)研究所的教授，允許他得到他所需要的材料并從不太陳舊的尸體上解剖內(nèi)耳。

耳蝸包裹在顳骨之中，而顳骨可以說是人骨頭中最堅硬的一塊，幸運的是，馮·貝凱希是位工程師，因此他并不是用解剖刀來取耳蝸，而是用實驗室附屬車間里的鉆床！不過這使工人大為不悅，清理鉆床上的血和人骨屑并不是件令人愉快的事。為了避免這種麻煩，他發(fā)明了一種裝置，把標本放在水或生理鹽水中進行加工，這樣還可避免一旦耳蝸打開后，里面的液體外流而使里面的結(jié)構(gòu)干燥變形的問題。另外，水流在這個裝置里慢慢地自右向左流出，這樣正好把鉆下來的骨屑帶走，使視野始終清晰。他是用高速鉆床分離出耳蝸并進行研究的第一人。

圖2-4　馮·貝凱希。

人們在質(zhì)疑亥姆霍茲的共振理論之后提出過幾種行波理論，但是沒有任何人真正觀察到人耳蝸中真正有行波在傳播?，F(xiàn)在有了耳蝸標本，馮·貝凱希就可以對其做實驗了。在頻閃光的照明之下，他觀察到了基底膜的運動。他用各種頻率的純音作刺激，并把觀察到的基底膜波動的包絡(luò)線畫出來，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，刺激頻率越低，波動傳得越遠，其最大波幅也越靠近基底膜的頂端。不過要說明的是，基底膜特定部位對刺激純音頻率的調(diào)諧只有在刺激聲強很低時才十分尖銳，因此馮·貝凱希后來警告人們，把耳蝸當作傅里葉分析器的說法可能是一種誤導(dǎo)。

對于馮·貝凱希的發(fā)現(xiàn)當時也有人提出疑問，因為人死后基底膜的彈性可能和活著的時候很不一樣?？偛荒茉诨钊说念^上鉆個孔吧！然而這并沒有難倒馮·貝凱希，他對麻醉活貓的基底膜和其死后的基底膜進行了對照研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者在彈性方面沒有多大差別，特別當環(huán)境溫度較低時更是如此。

別忘了馮·貝凱希是一位工程師，既然耳蝸太小不易看清，他很自然地就想到自己造些各種各樣的、大一些的、基本結(jié)構(gòu)和耳朵類似的模型來進行研究。其中有一個模型是用黃銅和玻璃做的盒子，上面還有用橡皮做的“卵圓窗”和“圓窗”。模型中間有一個在頂端開口（“蝸孔”）的橡皮隔層（“基底膜”），盒子內(nèi)部充滿液體，并懸有煤灰和金屑以便于觀察。當馮·貝凱希用一根短棍（“鐙骨”）刺激橡皮（“卵圓窗”）時，他觀察到液體中的懸浮物呈現(xiàn)波狀運動并傳向“蝸孔”。他還觀察到波峰并不在他那人造基底膜的末端。當他用不同頻率的聲音刺激時，基底膜發(fā)生最大位移的位置也在變化。頻率越高，越靠近“卵圓窗”。盡管馮·貝凱希并沒有通過這一模型發(fā)現(xiàn)什么新現(xiàn)象，不過他已向世人形象生動地展示了自己理論的基本思想。