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【趣味物理】当物理遇上音乐——狂拽酷炫X炸天!
[更新:2018-02-27 08:54:11] [浏览:86次]

物理学界的音乐“发烧友”

很多物理学家都与音乐有不解之缘,甚至是音乐爱好帮助他们走到了事业的巅峰。当然,对大多数物理学家来说音乐还只是业余爱好,他们与专业的音乐家是有区别的,即物理学家常常从物理的角度来欣赏音乐,理解音乐。

从物理的角度理解音乐

从物理的角度对音乐进行研究始于古希腊的哲学家毕达哥拉斯。后来,伽利略、牛顿、笛卡尔、惠更斯等许多物理学家都对音乐与物理的关系有一定的研究。

伽利略的父亲精通音乐理论,著有《音乐对话》一书,伽利略也一直热爱音乐。在比萨大学学医期间,一次他在比萨教堂做礼拜的时候,注意到教堂屋顶悬挂着一盏摇摆不定的吊灯。他利用脉搏的跳动和自己擅长的音乐节拍,得出了摆的等时性。此外,伽利略受到鲁特琴的启发,做出斜面实验,从而发现了“落体定律”。

牛顿对音乐的爱好可以从他经常带在身边的一架提琴看出。1665年,牛顿进行了有关音高、音阶和音律的研究,并留有10页手稿。尤其值得一提的是,牛顿最早提出了音乐和颜色的联觉理论。牛顿曾用三棱镜对阳光做色散实验,证明阳光是由红橙黄绿青蓝紫7种色光组成,同时牛顿还对“七音”与“七色”之间奥妙的对应关系进行过有趣的探索,认定音阶中7个音和可见光谱中7种颜色可以对应起来。牛顿关于音乐和颜色的联觉理论发表后,有人据此曾设计制造了视觉大键琴,后来又有色彩钢琴和色彩风琴。20世纪70年代,科学家还将激光技术应用在色彩音乐上。

现代物理学家中的“音乐人”

爱因斯坦也出生在一个艺术之家,妈妈能弹会唱,尤其喜欢贝多芬的钢琴奏鸣曲,妈妈便成了爱因斯坦的音乐启蒙老师。

爱因斯坦从6岁上小学起,就在音乐老师的指导下开始学习小提琴,他甚至梦想成为一名小提琴演奏员。后来,爱因斯坦虽然放弃了这一美好的理想,但他总是把小提琴带在身边,几乎形影不离。

有一次,爱因斯坦应比利时国王邀请到他的王宫做客,朴素的衣着加上手拎一个琴箱,比利时国王派去接他的司机竟然没有认出爱因斯坦,与他擦肩而过。爱因斯坦最后自己步行到了比利时王宫。在王宫里,爱因斯坦不仅得到了国王的热情款待,还与王后、一位英国女音乐家和一位宫廷女侍一起演奏四重奏和三重奏,小小的即兴音乐会持续了好几个小时,令在座宾客陶醉其中。

爱因斯坦喜欢巴赫、舒伯特、勃拉姆斯的乐曲,从古典音乐中他体验到和谐之美,感受到大自然的和谐与物理理论的和谐是相通的。爱因斯坦认为音乐是创造新理论的催化剂,他在研究“相对论”的时候,每当遇到困难时就拿起小提琴,一遍一遍地演奏乐曲,用音乐来启迪灵感。爱因斯坦的朋友、音乐家铃木先生说:“音乐启发人的想象力,音乐启发了爱因斯坦对宇宙的观察,进而发表了著名的‘相对论’。”爱因斯坦在1930年柏林的一场音乐会后,迫不及待地上前拥抱年轻的犹太人小提琴家梅纽因,并深情表达了对音乐的赞美之情。

量子力学创始人普朗克不仅是爱因斯坦科学事业上的同事和朋友,更是爱因斯坦音乐爱好的知音。普朗克挚爱音乐,钢琴和手风琴都弹得很好。1874年在选择大学专业的时候,普朗克就在音乐、语言文学和自然科学之间徘徊过。幸好普朗克选择了物理,正是他的研究成果打破了19世纪下半叶物理学理论研究上的沉寂状态。在柏林科学院,爱因斯坦和普朗克常常一起合作演奏。在两位物理学家心中,科学之美和艺术之美是相通的。在科学上,他们共同描绘了物理学的壮丽图景,在音乐上,他们也能共同演奏扣人心弦的乐章。

爱音乐也爱物理的“发烧友”

出生于“音乐之都”维也纳的热力学和统计物理学奠基人之一、奥地利物理学家玻尔兹曼擅长跳舞和弹奏钢琴。为了培养孩子们的音乐兴趣,他还在音乐厅专门为全家人定有固定的席位。

德国物理学家亥姆霍兹不但爱好音乐,而且对音乐史也进行了研究,阐明了音乐发展的基本趋势。由于他在音乐上的特殊贡献,大多数现代音乐学词典中都有亥姆霍兹的大名。英国物理学家托马斯·杨也是一位很有音乐修养的物理学家,他在研究光的干涉现象时,和牛顿一样,也是将光与乐音进行类比讨论而得到重大发现的。德国物理学家海森堡由于受到音乐理论中泛音振动的频率是基音振动的整数倍的启发,做出了原子跃迁基频与次频的猜想。除了以上几位之外,热爱音乐的物理学家还有很多,如玻恩、卢瑟福、欧姆、薛定谔、居里夫人……

音乐碰撞出思维火花

物理学试图揭示自然现象背后未知的规律,要运用逻辑思维和数学语言进行研究;而音乐是揭示人类感情中未知的内容,从事音乐活动则主要是运用形象思维和艺术语言。这两种思维方式好像是风马牛不相及,可是它们却神奇地统一在一些物理学家身上。爱因斯坦认为:音乐和物理学领域中的研究工作在起源上是不同的,可是被共同的目的联系着,它们都表达了人类对未知事物的渴求。它们反映的方式是不同的,可是它们互相补充着。爱因斯坦曾说:“世界可以由音乐的音符组成,也可以由数学公式组成。”其实物理学研究不仅是理智的,也是需要情感的,在某些情况下情感的因素显得尤其重要。

摘自《百科知识》2014年第15期

作者:王洪鹏

来源:TRATA在艺术,感谢原作者,如有侵权请告知删除.

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