從物理學的角度理解音樂,從物理學的角度研究音樂,始於古希臘哲學家畢達哥拉斯。後來,許多物理學家,如伽利略、牛頓、笛卡爾和惠更斯,研究了音樂與物理的關系。
伽利略是物理學巨人,也是壹位非常有才華的音樂家。他的父親精通樂理,寫過壹本書《音樂對話》。伽利略壹直熱愛音樂。有壹次,當他在教堂的枝形吊燈裏祈禱時,他註意到教堂屋頂上掛著壹盞搖曳的枝形吊燈。由此,我體會到了鐘擺的同步性。此外,伽利略還受到自己能熟練彈奏的魯特琴的啟發,進行了斜面實驗,從而發現了“落體定律”。
英國著名科學家牛頓建立了經典物理理論的“大廈”。牛頓對音樂的熱愛,從他經常隨身攜帶的小提琴就可以看出來。
1665年,牛頓研究音高、音階、音色,留下了10頁手稿。值得壹提的是,牛頓首次提出了音樂與色彩的通感理論。牛頓用棱鏡對太陽光進行了色散實驗,證明太陽光由紅、橙、黃、綠、藍、紫七種顏色組成。同時,牛頓還探索了“七種音調”與“七種顏色”之間的神秘對應關系,確定了刻度上的七種音調可以對應可見光譜中的七種顏色。牛頓關於音樂和顏色的通感理論發表後,有人根據這壹理論設計制造了各種顏色的樂器。最開始是視覺大鍵琴,後來有了彩色鋼琴和彩色風琴。20世紀70年代,科學家還將激光技術應用於彩色音樂,表明音樂與色彩之間存在壹定的內在聯系。
現代物理學家中的音樂家愛因斯坦是20世紀最著名的物理學家。他也出生在壹個藝術家庭。愛因斯坦的母親會彈會唱,特別喜歡貝多芬的鋼琴奏鳴曲。他的母親成了愛因斯坦的音樂老師。
愛因斯坦六歲開始在音樂老師的指導下學習小提琴。他甚至夢想成為壹名小提琴手。後來愛因斯坦雖然放棄了這個美好的理想,但他壹直帶著小提琴,幾乎形影不離。
有壹次,愛因斯坦被比利時國王邀請去參觀他的宮殿。他穿著簡單的衣服,帶著壹個小提琴盒。比利時國王派來接他的司機沒有認出愛因斯坦,與他擦肩而過。愛因斯坦最後獨自壹人走到了比利時宮。在皇宮裏,愛因斯坦不僅受到國王的熱情接待,還與女王、英國音樂家和宮廷官員壹起演奏四重奏和三重奏。這場小型的即興音樂會持續了幾個小時,讓在場的來賓陶醉了。
愛因斯坦喜歡巴赫、舒伯特和勃拉姆斯。他從古典音樂中感受到了和諧之美,覺得大自然的和諧與物理理論的和諧是相通的。愛因斯坦認為音樂是創造新理論的催化劑。當他研究相對論的時候,他會拿起小提琴,壹遍又壹遍地演奏音樂來激發靈感。音樂家、愛因斯坦的朋友音樂家鈴木先生說:“音樂激發人們的想象力。音樂激發了愛因斯坦對宇宙的觀察,從而產生了他著名的相對論。”1930在柏林的壹場音樂會結束後,愛因斯坦迫不及待地擁抱了年輕的猶太小提琴家梅紐因,表達了他對音樂的深深敬佩。
說到愛因斯坦和音樂的故事,就不得不提到量子力學的創始人普朗克。普朗克不僅是愛因斯坦的科學同事和朋友,也是愛因斯坦音樂愛好的知音。
普朗克非常喜歡音樂。他小時候就表現出傑出的音樂天賦。他鋼琴和手風琴都彈得很好。1874年,普朗克選擇大學專業時,在音樂、語言文學和自然科學之間徘徊。普朗克曾經問過慕尼黑大學的諾爾利教授,他應該選擇什麽專業。但是教授認為物理已經接近完美,沒有繼續學習的余地。他建議他不要從事物理研究。幸運的是,普朗克沒有聽從諾利的建議,但他沒想到的是,正是他的研究成果打破了19世紀下半葉物理理論研究的沈寂。在柏林科學院,愛因斯坦和普朗克經常在壹起玩。在兩位物理學家的心目中,科學之美和藝術之美是相通的。在科學上,他們共同描繪了壹幅壯麗的物理學畫卷;在音樂方面,他們也可以壹起演奏激動人心的音樂。
奧地利物理學家玻爾茲曼,熱愛音樂和物理,出生於音樂之城維也納。他是熱力學和統計物理的奠基人之壹,擅長跳舞和彈琴。為了培養孩子對音樂的興趣,他還在音樂廳為全家預留了固定座位。
德國物理學家亥姆霍茲不僅熱愛音樂,而且研究音樂史,闡述音樂發展的基本趨勢。由於他對音樂的特殊貢獻,大多數現代音樂學詞典都以亥姆霍茲命名。
英國物理學家托馬斯·楊也是壹位在音樂方面有成就的物理學家。當他像牛頓壹樣研究光的幹涉現象時,他也在光與音樂的類比中發現了壹個偉大的發現。
受樂理中泛音振動頻率是基本振動的整數倍的啟發,德國物理學家海森堡推測了原子躍遷的基頻和二次頻率。除此之外,還有很多熱愛音樂的物理學家,比如伯恩、盧瑟福、歐姆、薛定諤、居裏夫人。
音樂碰撞思維火花。物理學試圖揭示自然現象背後未知的規律,需要用邏輯思維和數學語言去研究。音樂是揭示人類情感的未知內容,音樂活動主要運用形象思維和藝術語言。這兩種思維方式看似不同,但在某些物理學家身上卻神奇地統壹了。愛因斯坦認為,音樂和物理在研究領域的起源不同,但目的相同。它們都表達了人類對未知的渴望。它們體現的方式不同,但又相輔相成。愛因斯坦曾經說過:
"世界可以由音符或數學公式組成."其實物理研究不僅僅是理性,更需要情感。在某些情況下,情感因素尤為重要。