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大多數物理學家都喜歡音樂,兩者之間有哪樣的聯系?

許多物理學家對音樂有著不解之緣,甚至音樂這個愛好也幫助他們達到事業的頂峰。當然,對於大多數物理學家來說,音樂還只是壹種愛好。他們不同於專業音樂家,也就是說,物理學家經常從物理學的角度來欣賞音樂和理解音樂。

從物理的角度理解音樂

從物理的角度對音樂進行研究始於古希臘的哲學家畢達哥拉斯。後來,伽利略、牛頓、笛卡爾、惠更斯等許多物理學家都對音樂與物理的關系進行了壹定的研究。

伽利略是壹個物理學巨人,也是壹個非常有才華的音樂家。他的父親精通音樂理論,寫過《音樂對話》壹書,伽利略壹直熱愛音樂。有壹次,當他在教堂的壹個吊燈上做禮拜的時候,註意到教堂屋頂懸掛著壹盞搖擺不定的吊燈。從這裏面悟出了了擺的等時性。此外,伽利略還受到他能熟練演奏的魯特琴的啟發,進行了斜面實驗,從而找到了“落體定律”。

英國著名科學家牛頓建立了經典物理學的理論的“大廈”。牛頓對音樂的熱愛可以從他經常隨身帶的小提琴中看出。

1665年,牛頓研究了音高、音階和音色,留下了10頁手稿。值得壹提的是,牛頓首先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“七音”與“七色”之間神秘的對應關系,確定了音階上的七音和可見光譜中的七色可以對應。牛頓的關於音樂和色彩的通感理論發表後,有人根據這壹理論設計和制造了各種顏色的樂器。起初,它是視覺大鍵琴,後來有了彩色鋼琴和彩色風琴。上世紀70年代,科學家還將激光技術應用到色彩音樂中,這表明音樂與色彩之間存在著壹定的內在聯系。

現代物理學家中的“音樂人”

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世家。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。

愛因斯坦從6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,但他總是帶著小提琴,幾乎形影不離。

有壹次,愛因斯坦受比利時國王的邀請到他的宮殿做客。他穿著簡單樸素的衣服和壹個小提琴琴盒。比利時國王派來接他的司機不居然沒認出愛因斯坦,從他身邊經過。愛因斯坦最後自己步行到了比利時王宮。在皇宮裏,愛因斯坦不僅受到國王的熱情款待,還與女王、英國音樂家和宮廷女官演奏了四重奏和三重奏。那場小型即興音樂會持續了幾個小時,令在座賓客陶醉其中。

愛因斯坦喜歡巴赫、舒伯特和勃拉姆斯的音樂。他從古典音樂中感受到了和諧之美,感到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。當他研究相對論時,他會拿起小提琴,壹遍又壹遍地演奏音樂,以激發靈感。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,從而發表了著名的相對論”,1930年在柏林的壹場音樂會後,愛因斯坦迫不及待地擁抱了年輕的猶太小提琴家梅努欣,表達了他對音樂的深深敬佩。

說到愛因斯坦和音樂的故事,有必要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,更是愛因斯坦音樂愛好的知音。

普朗克非常喜歡音樂。他小時候就表現出出眾的音樂才能。他鋼琴和手風琴彈得很好。1874年,當普朗克選擇大學專業時,他在音樂、語言文學和自然科學之間徘徊。普朗克曾經向慕尼黑大學的諾利教授請教他應該選擇什麽專業。然而,教授認為物理學已接近完美,沒有進壹步研究的余地。他勸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世紀後半葉物理學理論研究的沈寂。在柏林科學院,愛因斯坦和普朗克經常壹起合作演奏。在兩位物理學家的心目中,科學之美與藝術之美是相通的。在科學上,他們***同描繪了壹幅壯麗的物理學畫卷;在音樂方面,他們還可以壹起演奏激動人心的樂章。

愛音樂也愛物理的“發燒友”

奧地利物理學家玻爾茲曼出生於“音樂之都”維也納,是熱力學和統計物理學的奠基人之壹,擅長跳舞和彈鋼琴。為了培養孩子們對音樂的興趣,他還在音樂廳為全家人預留了固定的座位。

德國物理學家亥姆霍茲不僅熱愛音樂,而且研究音樂史,闡述了音樂發展的基本趨勢。由於他對音樂的特殊貢獻,現代音樂學詞典大多以赫爾姆霍茲命名。

英國物理學家托馬斯·楊也是壹位有音樂成就的物理學家。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。

德國物理學家海森堡受泛音振動頻率是音樂理論中基本振動的整數倍這壹事實的啟發,對原子躍遷的基頻和二次頻率進行了推測。除此之外,還有許多熱愛音樂的物理學家,如伯恩、盧瑟福、歐姆、薛定諤、居裏夫人等

音樂碰撞出思維火花

物理學試圖揭示自然現象背後的未知規律,這需要用邏輯思維和數學語言來研究;而音樂是揭示人類情感中未知的內容,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,但在壹些物理學家身上卻神奇地統壹了。愛因斯坦認為:音樂與物理學在研究領域的淵源不同,但有著***同的目的,它們都表達了人類對未知事物的渴望。它們以不同的方式反映,但它們相輔相成。愛因斯坦曾經說過:

“世界可以由音符或數學公式組成。”事實上,物理研究不僅是理性的,而且需要情感。在某些情況下,情感因素尤其重要。