作者:鲍海飞 来源: 中国科学报 发布时间:2020-12-31
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音乐深处的灵魂

 

■鲍海飞

它只是一串音符吗?它为何如此动听?

音乐是什么?是吉他的细雨滴滴,还是钢琴的叮咚悠扬?是流畅的快板,还是激昂的大鼓?是优美的奏鸣曲,还是浑厚的交响曲?音乐带给我们的是什么?是喜悦,是悲伤,还是沉思?音乐还能带给我们什么?是与心的共鸣,是音符的穿透力,还是无尽的遐想和创造力?

乐器的使用有近万年的历史,石器时代,生活于欧洲的尼安德特人就使用骨笛和口哨。在中国发现了世界上最古老的可演奏的笛子,距今已有9000多年的历史。那时乐曲一般是一种单频率音的乐器,带指孔的笛子则表明史前的“音乐人”对音程已经有了一定的概念。

人们一直认为艺术与科学之间有密切的联系,那么这种联系究竟体现在哪里呢?翻开科学史,我们豁然开悟,科学与艺术之间的距离是那样的近,是那样的相通,又是那样的趋于完美与和谐。

无疑,音乐与科学有紧密的连接,如物理、数学、材料学、机械学等。材料、结构、有规律的运动、有节奏的运动、随机的振动,这些都传递着物质之间的相互作用,传递着力,传递着声音,与心灵共鸣,让人感悟着和顿悟着。

音乐吸引着人们走向自然深处,发现其中的奥妙。是音乐,走进人类心灵深处,音乐为我们连接了数学和物理,那些徜徉在艺术与科学之间的自然先驱,为我们塑造出自然的模样。

没有阳光的世界,无疑是黑暗的;没有音乐的世界,无疑是寂寞的。

音乐是科学的启蒙。伽利略于1564年2月出生在意大利的比萨城,他是家中的长子。

伽利略的科学启蒙之路是与音乐有关的。他的父亲是作曲家,擅长演奏鲁特琴。这是一种曲颈拨弦乐器,是中世纪到巴洛克时期在欧洲使用的一类古乐器的总称,是文艺复兴时期家庭中最风靡的独奏乐器。

因此,伽利略也成了一个技艺高超的鲁特琴手。他经常和父亲一起调试琴弦来定音。在一次次调音定调的过程中,他认识到其中一定存在着某种内在的规律。弦过紧或过松,也就是弦上的应力过大或过小,都不能弹奏出和谐的乐曲,而只有恰到好处,才能发出和谐的音乐。

或许,从“知音”开始,他对自然有了深刻的认识,自然是和谐和圆满的,自然的法则是数学的。伽利略有一句名言:大自然这本书是用数学书写的。同时他认为,物理应该是基于数学的科学。这改变了曾经口头的、定性描述的哲学观。故此他能在科学方法和科学实验建立的道路上起到重要的作用。

灵感不是简单的心血来潮、灵机一动的产物,它“得之于顷刻,积之于平日”。音乐是科学的启蒙,只待有心人。

人究竟是怎样获得自然的奥秘?音乐与数字又有什么关系?

人类对振动很早就感兴趣。最早的乐器可能是口哨或鼓。而弦乐器最早可能来源于猎人的弓,这与古埃及在战争中最喜欢用的器械有关。据记载,最原始的弦乐器是一种叫“南迦”的类似西洋乐器竖琴的三弦或四弦乐器,每个弦对应一个音。

英国博物馆里就有一件公元前1500多年前的该类乐器,早在公元前3000年,埃及古墓的墙壁上就发现了类似于竖琴的图画。现代的音乐体系来源于古希腊文明,古希腊数学家和哲学家毕达哥拉斯被认为是第一个基于科学的对音乐、声音进行研究的人。

有个故事可以作为参考。一天,毕达哥拉斯经过一个铁匠铺时,里面传出丁丁当当的声音,时而高,时而低,时而有韵律,时而又没有韵律。毕达哥拉斯仿佛在静夜中突然得到了灵感,于是他匆匆走进铁匠铺一看究竟。

不同的音高,源于不同的锤子,而锤子的重量决定了声音不同。当时,有四把锤子,其重量分别为12、9、8和6磅。12:6恰好为2:1,是一个八度关系。12:9恰好为一个纯四度,12:8为纯五度,而9:8恰是全音。这四把锤子都能够构成和谐的声音。实际上,这些比例恰好是弦乐中弦长的比例,而非锤子的重量。

不过,也有学者研究认为毕达哥拉斯不是用锤子来研究的,而是用弦来研究的。他发现,同样张力作用下的弦,短弦发出高频的声音。当短弦的长度是长弦的一半时,其恰好为一个八度音程的关系。音高(pitch,本意是间隔)的概念就此建立起来。据此音程和音之间的间隔,可以初步构造出现代音乐体系的音程。

无论故事中音乐与具体数字的比例是多少,无疑这是历史上最早的、可经验的、可靠的有关物理事实的数学描述。古希腊思想家亚里士多德称赞道,毕达哥拉斯用数字构建了整个宇宙。

毕达哥拉斯对谐音充满了兴趣,他会演奏里尔琴(Lyre,古代U形拨弦乐器),认为音与音之间是由一定数联系在一起的,进而认为宇宙也是和谐的,也是由一定的数和数学来构成的。如此,在公元前6世纪,数学与音乐的关系就建立起来了。在他看来,音乐能够净化人的心灵,减轻人的紧张,改善人的健康。

毕达哥拉斯一定是受到某种乐器的启发,或者就是铁匠铺的锤打声,激发了他的灵感。不同时期的人、不同地区的人,即兴而歌,“打击乐”是最简单和直观的乐器了。

笔者亦一直在利用一种同轴的金属铝合金杆进行科学实验,如果用锤击其一端的话,不同长度的金属杆会发出不同频率的声音。即使是同一根金属杆,锤击时,如果用手指捏住金属杆上的不同位置,它也会发出不同频率的声音。

http://blog.sciencenet.cn/u/BaoHaifei

《中国科学报》 (2020-12-31 第8版 博客)
 
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