物理學與音樂的關系探討

　　摘 要：物理學與音樂屬于兩個不同的學科范疇，它們之間卻有著千絲萬縷的聯系。教師要重視從科學與藝術的關系、物理在音樂中的應用、物理學對音樂的推動和發展三個方面，了解物理學與音樂的關系。
　　關鍵詞：物理學；音樂；關系
　　物理學與音樂有什么樣的關系呢？最直接的聯系就是聲音，而音樂就是一種聲音。物理學中包括聲學，聲學中聲音的音調、響度、音色與音樂中的音階、音量、音質相對應。至于“精神”“意境”等抽象的聯系，那就因人而異了。物理學與音樂的共性表現在無國界性、藝術性、理性與感性的結合性。
　　一、科學與藝術的關系
　　物理學是一門自然科學，而音樂是一種藝術。科學和藝術是一對孿生兄弟，都是需要想象力和思考的。就像愛因斯坦說過，想象力比知識重要。近代許多著名的物理學家都與音樂有著不解之緣，他們之所以在科學上會取得很大的成功，可以說在很大程度上是受到了音樂的啟迪，這是因為科學與藝術相得益彰。著名物理學家李政道對科學和藝術的關系曾發表過一段精彩的論述，他說：“藝術是用創新的手法去喚醒每個人的意識和潛意識中深藏著的、已經存在的情感。表達的手法越簡單，敘述的感情越普遍，藝術的境界就越高。”“科學是對自然界的現象進行新的準確的抽象，從而找出這些現象的普遍性，歸納的原理越簡單，應用越廣泛，科學也就越深刻。”而它們二者的關系是：“科學和藝術的對象不—樣，藝術的對象是人類。而科學的直接對象是自然界，雖然它最終為人類所利用。盡管如此，科學與藝術又有許多共同性。藝術和科學的共同基礎是人類的創造力，它們追求的目標都是真理的普遍性。”
　　科學和藝術具有不同形式的美。科學的審美原則是“簡單就是美”，而藝術講究動態變化、差異性和多樣性。從某種意義上說，一切偉大的科學家都是偉大的藝術家，一切驚人的物理發現都是一件美妙的藝術品。
　　二、物理學在音樂中的應用
　　（1）樂器。任何一種樂器的發明和制造，都離不開物理知識。制造樂器的材料涉及材料力學和聲學效果，用劣質的木頭造出來的小提琴、吉他、古箏等樂器，用塑料紙而不用牛皮做成的鼓面等，且不說它們是否經得起振動，單是音質就大打折扣了，讓人聽起來根本不像是在演奏，更像是一個孩童在隨意敲打。樂器的造型除了美觀之外，還要看它是否牢固、耐用，這就涉及力學知識。例如吉他等有共鳴箱的樂器，其共鳴箱的制作不是越大越好，而是要避免產生駐波，否則聲音會混濁。樂器的定音肯定要靠聲學知識，例如C調的Dou音，頻率就是264Hz，偏差得太多就會跑調，又如吉他調弦時，就運用了聲音共鳴的原理。單靠傳統樂器已經不能滿足我們的追求，現代音樂已經離不開電聲樂器（例如電吉他、電子琴）和電子音樂了。而電聲樂器的電聲原理和電子音樂的合成，都與物理學息息相關。
　　（2）傳播媒介。盡管演奏音樂離不開樂器，但僅僅有樂器還是遠遠不夠的。“余音繞梁，三日不絕”只不過是對美麗的音樂的贊賞，是一種心理表現。當你聽了可以“繞梁三日”的音樂后，你會想到和自己的朋友一同分享，只靠你的三寸不爛之舌去對朋友夸贊音樂有多好聽肯定是不行的，更不可能把音樂家或歌唱家請到你朋友面前現場表演。這時，最好是送他一盤CD或一盒磁帶。因此，音樂的傳播途徑、載體是非常重要的。磁帶、CD、DVD在我們的日常生活中已經司空見慣了，要是沒有這些儲存介質，再好的音樂也不能保存下來，更不能讓大多數人欣賞了。就像古代俞伯牙和鐘子期的“高山流水”無論如何動聽，我們也沒辦法聽得到；“大珠小珠落玉盤”的感覺是否如此，只有白居易才知道了。有了磁帶、CD、DVD，還要靠擴音機、音箱來重現音樂家的風采。現場音樂會的盛況我們已經很熟悉，但倘若沒有了麥克風、擴音機、音箱等高檔強勁的音響器材，現場觀眾也不會有什么感覺的，可能只聽到起哄聲和哨子聲罷了。倘若在演唱會的期間停了電，那就更糟糕了。我們欣賞音樂最常用的途徑是聽收音機和看電視。要知道，如果沒有麥克斯韋的電磁場理論和赫茲驗證電磁波，以及收音機和電視機的發明，音樂還是不能像現在這樣流行的。
　　（3）物理學對音樂的推動和發展。從最初的擊打石器演奏音樂到現在數不勝數的音樂設備，從聆聽泉水和鳥鳴到現代不拘一格的音樂形式，物理學功不可沒。也可以這樣說，音樂是伴隨著物理學的發展而發展的。磁帶、CD、DVD等的錄制，需要物理學中電子技術、數碼技術和機械技術等。Hi-Fi技術的提高肯定會促進音樂的質量，電聲樂器的產生對電學提出了更高的要求。當代音樂更多的是電子音樂，從技術層面講，電子樂是指作曲家通過電子設備制作出的各種獨特的聲響。與其說電子音樂是時代的產物，不如說是高科技的產物。早在上世紀20年代就發明了電子樂設備，上世紀50年代一直在實驗磁帶延時技術。但直到上世紀70年代，音序器和合成器變得便宜和簡便時，電子樂才真正進入大眾視野。同一時代，斯托克豪森對電子樂器的推廣也在德國引起了實驗音樂的風潮——Krautrock（德國搖滾）。諸如Can和Neu等樂隊開始將合成器和磁帶機帶入他們的實驗，但是這場風潮中最重要的樂隊還是Kraftwerk。 Kraftwerk開創了在PopMusic中使用合成器的新觀念，他們機器人般的、機械的、催眠般的形式極大地影響了20世紀幾乎所有的電子樂。
　　綜上所述，正如科學和藝術是不可分割的一樣，物理學與音樂相互促進，相互影響，它們是相輔相成的關系，偉大藝術的美學鑒賞和偉大科學觀念的理解都需要智慧。隨著物理學和物理科技的進一步發展，新的音樂形式還會不斷地沖擊我們的視聽體驗，帶給我們美的享受；同時人們對音樂形式要求的提高，無形中加大了科學家們對物理學研究的深度和廣度，也使人們對物理學的探索更進了一步。我們只有充分認識物理學和音樂的關系才能促進物理科技的發展，才能創作出更多受公眾喜愛的音樂形式，才能促進二者的共同發展。
　　參考文獻：
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　　（河南省信陽工業學