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为什么大多数物理学家都喜欢音乐,音乐和物理有什么关系?

为什么大多数物理学家都喜欢音乐,音乐和物理有什么关系?
2020年09月28日 18:47 新浪网 作者 宇宙小百科

  在阅读物理学家传记时,不知道大家是否能发现一个有趣的现象:许多物理学家都是音乐“爱好者”。这是否意味着物理学和音乐之间有某种联系?

  许多物理学家对音乐有着不解之缘,甚至音乐这个爱好也帮助他们达到事业的顶峰。当然,对于大多数物理学家来说,音乐还只是一种爱好。他们不同于专业音乐家,也就是说,物理学家经常从物理学的角度来欣赏音乐和理解音乐。

  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进行了一定的研究。

  

  伽利略是一个物理学巨人,也是一个非常有才华的音乐家。他的父亲精通音乐理论,写过《音乐对话》一书,伽利略一直热爱音乐。有一次,当他在教堂的一个吊灯上做礼拜的时候,注意到教堂屋顶悬挂着一盏摇摆不定的吊灯。从这里面悟出了了摆的等时性。此外,伽利略还受到他能熟练演奏的鲁特琴的启发,进行了斜面实验,从而找到了“落体定律”。

  英国著名科学家牛顿建立了经典物理学的理论的“大厦”。牛顿对音乐的热爱可以从他经常随身带的小提琴中看出。

  

  1665年,牛顿研究了音高、音阶和音色,留下了10页手稿。值得一提的是,牛顿首先提出了音乐与色彩的通感理论。牛顿用棱镜对太阳光进行了色散实验,证明太阳光由红、橙、黄、绿、蓝、紫七种颜色组成。同时,牛顿还探索了“七音”与“七色”之间神秘的对应关系,确定了音阶上的七音和可见光谱中的七色可以对应。牛顿的关于音乐和色彩的通感理论发表后,有人根据这一理论设计和制造了各种颜色的乐器。起初,它是视觉大键琴,后来有了彩色钢琴和彩色风琴。上世纪70年代,科学家还将激光技术应用到色彩音乐中,这表明音乐与色彩之间存在着一定的内在联系。

  

  现代物理学家中的“音乐人”

  爱因斯坦是20世纪最著名的物理学家。他也出生在一个艺术世家。爱因斯坦的母亲会弹会唱,特别喜欢贝多芬的钢琴奏鸣曲,他的母亲成了爱因斯坦的音乐老师。

  爱因斯坦从6岁开始在音乐老师的指导下学习小提琴。他甚至梦想成为一名小提琴手。后来,爱因斯坦虽然放弃了这个美好的理想,但他总是带着小提琴,几乎形影不离。

  

  有一次,爱因斯坦受比利时国王的邀请到他的宫殿做客。他穿着简单朴素的衣服和一个小提琴琴盒。比利时国王派来接他的司机不居然没认出爱因斯坦,从他身边经过。爱因斯坦最后自己步行到了比利时王宫。在皇宫里,爱因斯坦不仅受到国王的热情款待,还与女王、英国音乐家和宫廷女官演奏了四重奏和三重奏。那场小型即兴音乐会持续了几个小时,令在座宾客陶醉其中。

  爱因斯坦喜欢巴赫、舒伯特和勃拉姆斯的音乐。他从古典音乐中感受到了和谐之美,感到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。当他研究相对论时,他会拿起小提琴,一遍又一遍地演奏音乐,以激发灵感。音乐家、爱因斯坦的朋友音乐家铃木先生说:“音乐激发人们的想象力。音乐激发了爱因斯坦对宇宙的观察,从而发表了著名的相对论”,1930年在柏林的一场音乐会后,爱因斯坦迫不及待地拥抱了年轻的犹太小提琴家梅努欣,表达了他对音乐的深深敬佩。

  

  说到爱因斯坦和音乐的故事,有必要提到量子力学的创始人普朗克。普朗克不仅是爱因斯坦的科学同事和朋友,更是爱因斯坦音乐爱好的知音。

  

  普朗克非常喜欢音乐。他小时候就表现出出众的音乐才能。他钢琴和手风琴弹得很好。1874年,当普朗克选择大学专业时,他在音乐、语言文学和自然科学之间徘徊。普朗克曾经向慕尼黑大学的诺利教授请教他应该选择什么专业。然而,教授认为物理学已接近完美,没有进一步研究的余地。他劝他不要从事物理研究。幸运的是,普朗克没有听从诺利的建议,但他没想到的是,正是他的研究成果打破了19世纪后半叶物理学理论研究的沉寂。在柏林科学院,爱因斯坦和普朗克经常一起合作演奏。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,他们共同描绘了一幅壮丽的物理学画卷;在音乐方面,他们还可以一起演奏激动人心的乐章。

  爱音乐也爱物理的“发烧友”

  奥地利物理学家玻尔兹曼出生于“音乐之都”维也纳,是热力学和统计物理学的奠基人之一,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人预留了固定的座位。

  

  德国物理学家亥姆霍兹不仅热爱音乐,而且研究音乐史,阐述了音乐发展的基本趋势。由于他对音乐的特殊贡献,现代音乐学词典大多以赫尔姆霍兹命名。

  英国物理学家托马斯·杨也是一位有音乐成就的物理学家。当他像牛顿一样研究光的干涉现象时,他也在光与音乐的类比中发现了一个伟大的发现。

  

  德国物理学家海森堡受泛音振动频率是音乐理论中基本振动的整数倍这一事实的启发,对原子跃迁的基频和二次频率进行了推测。除此之外,还有许多热爱音乐的物理学家,如伯恩、卢瑟福、欧姆、薛定谔、居里夫人等

  音乐碰撞出思维火花

  物理学试图揭示自然现象背后的未知规律,这需要用逻辑思维和数学语言来研究;而音乐是揭示人类情感中未知的内容,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不同,但在一些物理学家身上却神奇地统一了。爱因斯坦认为:音乐与物理学在研究领域的渊源不同,但有着共同的目的,它们都表达了人类对未知事物的渴望。它们以不同的方式反映,但它们相辅相成。爱因斯坦曾经说过:

  

  “世界可以由音符或数学公式组成。”事实上,物理研究不仅是理性的,而且需要情感。在某些情况下,情感因素尤其重要。

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