很多物理学家都与音乐有着密切的联系,甚至他们的音乐爱好也帮助他们达到了事业的巅峰。 当然,对于大多数物理学家来说,音乐只是一种爱好,他们与职业音乐家不同。 也就是说,物理学家常常从物理的角度来欣赏和理解音乐。
从物理角度理解音乐
从物理角度研究音乐始于古希腊哲学家毕达哥拉斯。 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进行了一定的研究。
伽利略的父亲精通音乐理论,写有《音乐对话》一书。 伽利略也一直热爱音乐。 在比萨大学学习医学期间,他曾在比萨教堂做礼拜,注意到教堂屋顶上悬挂着一盏摆动的枝形吊灯。 他利用自己擅长的脉搏跳动和音乐节奏推导出钟摆的等时性。 此外,伽利略受到琵琶的启发,进行了斜面实验,从而发现了“落体定律”。
牛顿对音乐的热爱可以从他经常随身携带的小提琴上看出。 1665年,牛顿对音高、音阶和音律进行了研究,并留下了10页手稿。 特别值得一提的是,牛顿首先提出了音乐与色彩的联觉理论。 牛顿曾用棱镜对太阳光进行色散实验,证明太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、紫七种颜色的光组成。 同时,牛顿还对“七种音调”与“七种颜色”之间的神秘对应关系进行了有趣的探索,并确定音阶中的7种音调可以对应于可见光谱中的7种颜色。 牛顿关于音乐与色彩的联觉理论发表后,有人以此为基础设计制造了视觉羽管键琴,后来又出现了彩色钢琴和彩色管风琴。 20世纪70年代,科学家们还将激光技术应用于彩色音乐。
现代物理学家中的“音乐家”
爱因斯坦也出生在一个艺术世家。 他的母亲能弹能唱,尤其喜欢贝多芬的钢琴奏鸣曲。 她的母亲成为爱因斯坦的第一位音乐老师。
爱因斯坦6岁上小学时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家。 后来,爱因斯坦虽然放弃了这个美好的理想,但他始终带着小提琴,几乎形影不离。
有一次,爱因斯坦被比利时国王邀请到他的宫殿做客。 他穿着简单的衣服,背着一个琴盒。 比利时国王派来接他的司机没有认出爱因斯坦,就从他身边经过了。 爱因斯坦终于独自走到了比利时皇宫。 在皇宫里,爱因斯坦不仅受到国王的热情款待,还与王后、英国女音乐家和宫女一起演奏四重奏和三重奏。 这场小型的即兴音乐会持续了几个小时,让爱因斯坦非常兴奋。 在场的宾客都陶醉了。
爱因斯坦喜欢巴赫、舒伯特和勃拉姆斯的音乐。 他从古典音乐中体会到和谐之美,感受到自然的和谐与物理理论的和谐相联系。 爱因斯坦相信音乐是创造新理论的催化剂。 他在研究《相对论》时,每当遇到困难,他就拿起小提琴,一遍又一遍地演奏音乐,用音乐来激发灵感。 爱因斯坦的朋友兼音乐家铃木先生说:“音乐激发了人们的想象力。音乐激发了爱因斯坦对宇宙的观察,进而发表了著名的‘相对论’。”1930年爱因斯坦在柏林的演讲音乐会结束后,他迫不及待地拥抱年轻的犹太小提琴家梅纽因,表达对音乐的深深赞叹。
量子力学的创始人普朗克不仅是爱因斯坦科学生涯中的同事和朋友,也是爱因斯坦音乐爱好的知己。 普朗克热爱音乐,钢琴和手风琴都弹得很好。 1874年选择大学专业时,普朗克在音乐、语言文学和自然科学之间犹豫不决。 幸运的是,普朗克选择了物理学,正是他的研究成果打破了19世纪下半叶物理学理论研究的沉默。 爱因斯坦和普朗克经常在柏林科学院一起玩耍。 在两位物理学家的心目中,科学之美与艺术之美是相通的。 在科学上,他们共同描绘出一幅壮丽的物理图画物理学家爱,在音乐上,他们也能一起演奏出扣人心弦的动作。
一个同时热爱音乐和物理的“爱好者”
奥地利物理学家玻尔兹曼,热力学和统计物理学的奠基人之一,出生于“音乐之都”维也纳,擅长跳舞和弹钢琴。 为了培养孩子们对音乐的兴趣,他还在音乐厅为全家预留了固定座位。
德国物理学家亥姆霍兹不仅热爱音乐,还对音乐史进行研究,阐明了音乐发展的基本趋势。 由于亥姆霍兹对音乐的特殊贡献,他的名字被收录在大多数现代音乐学词典中。 英国物理学家托马斯·杨也是一位具有伟大音乐造诣的物理学家。 他在研究光的干涉现象时,和牛顿一样,通过光与音乐的类比也取得了重要发现。 德国物理学家海森堡受到音乐理论中泛音振动的频率是基频振动的整数倍这一事实的启发,对原子跃迁的基频和次频做出了猜想。 除了上述之外,热爱音乐的物理学家还有很多,比如玻恩、卢瑟福、欧姆、薛定谔、居里夫人……
音乐碰撞出思想的火花
物理学试图揭示自然现象背后的未知规律,需要运用逻辑思维和数学语言进行研究; 而音乐揭示了人类情感的未知内容,从事音乐活动主要运用形象思维和艺术语言。 这两种思维方式看似完全无关,但在一些物理学家身上却奇迹般地统一了。 爱因斯坦认为,音乐和物理学领域的研究工作虽然起源不同,但却有着共同的目的。 它们都表达了人类对未知的渴望。 他们反映的方式不同,但又相辅相成。 爱因斯坦曾说过:“世界可以由音符或数学公式组成。” 其实物理学家爱,物理的学习不仅需要智力,还需要情感。 在某些情况下,情绪因素尤为重要。