物理學(xué)界的音樂(lè)“發(fā)燒友”

王洪鵬

很多物理學(xué)家都與音樂(lè)有著不解之緣，也許正是音樂(lè)愛(ài)好幫助他們走到了事業(yè)的巔峰。當(dāng)然，對(duì)于大多數(shù)物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，音樂(lè)只是業(yè)余愛(ài)好，他們與專業(yè)的音樂(lè)家是有區(qū)別的，因?yàn)槲锢韺W(xué)家常常是從物理學(xué)的角度來(lái)欣賞音樂(lè)、理解音樂(lè)。

從物理學(xué)的角度理解音樂(lè)

從物理的角度對(duì)音樂(lè)進(jìn)行研究始于古希臘哲學(xué)家畢達(dá)哥拉斯，后來(lái)伽利略、牛頓、笛卡爾、惠更斯等許多物理學(xué)家都對(duì)音樂(lè)與物理的關(guān)系有一定的研究。

伽利略的父親精通音樂(lè)理論，著有《音樂(lè)對(duì)話》一書(shū)，而伽利略也一直熱愛(ài)音樂(lè)。在比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)期間，一次伽利略在比薩教堂做禮拜時(shí)，注意到教堂屋頂懸掛著一盞搖擺不定的吊燈，他利用脈搏的跳動(dòng)和自己擅長(zhǎng)的音樂(lè)節(jié)拍，得出了鐘擺的等時(shí)性。此外，伽利略受魯特琴的啟發(fā)，做出斜面實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)了落體定律。

牛頓對(duì)音樂(lè)的愛(ài)好可以從他經(jīng)常帶在身邊的一把提琴看出。1665年，牛頓進(jìn)行了有關(guān)音高、音階和音律的研究，并留有十頁(yè)手稿。值得一提的是，正是牛頓最早提出音樂(lè)和顏色的聯(lián)覺(jué)理論。牛頓曾用三棱鏡對(duì)陽(yáng)光做色散實(shí)驗(yàn)，證明陽(yáng)光是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種色光組成，同時(shí)他還對(duì)七音與七色之間奧妙的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行過(guò)有趣的探索，認(rèn)定音階中的七個(gè)音和可見(jiàn)光譜中的七種顏色可以對(duì)應(yīng)起來(lái)。牛頓關(guān)于音樂(lè)和顏色的聯(lián)覺(jué)理論發(fā)表后，有人據(jù)此設(shè)計(jì)制造了視覺(jué)大鍵琴，后來(lái)又有了色彩鋼琴和色彩風(fēng)琴。二十世紀(jì)七十年代，科學(xué)家還將激光技術(shù)應(yīng)用在色彩音樂(lè)上。

現(xiàn)代物理學(xué)家中的“音樂(lè)人”

愛(ài)因斯坦出生在一個(gè)藝術(shù)之家，母親能彈會(huì)唱，尤其喜歡貝多芬的鋼琴奏鳴曲，于是母親便成了愛(ài)因斯坦的音樂(lè)啟蒙老師。

愛(ài)因斯坦從六歲上小學(xué)起，就在音樂(lè)老師的指導(dǎo)下開(kāi)始學(xué)習(xí)小提琴，他甚至夢(mèng)想將來(lái)能成為一名小提琴演奏家。后來(lái)，愛(ài)因斯坦雖然放棄了這一美好的理想，但他總是把小提琴帶在身邊，幾乎形影不離。

有一次，愛(ài)因斯坦應(yīng)比利時(shí)國(guó)王邀請(qǐng)到王宮做客。樸素的衣著加上手拎一個(gè)琴箱，比利時(shí)國(guó)王派去接他的司機(jī)竟然沒(méi)有認(rèn)出愛(ài)因斯坦，與他擦肩而過(guò)，愛(ài)因斯坦只能自己步行走到比利時(shí)王宮。在王宮里，愛(ài)因斯坦不僅得到了國(guó)王的熱情款待，還與王后、一位英國(guó)女音樂(lè)家和一位宮廷侍女一起演奏了四重奏和三重奏，小小的即興音樂(lè)會(huì)持續(xù)了好幾個(gè)小時(shí)，令在座的賓客陶醉其中。

愛(ài)因斯坦喜歡巴赫、舒伯特、勃拉姆斯的樂(lè)曲，從古典音樂(lè)中他體驗(yàn)到和諧之美，感受到大自然的和諧與物理理論的和諧是相通的。愛(ài)因斯坦認(rèn)為音樂(lè)是創(chuàng)造新理論的催化劑，他在研究相對(duì)論的時(shí)候，每當(dāng)遇到困難時(shí)，就拿起小提琴一遍一遍地演奏樂(lè)曲，用音樂(lè)來(lái)尋找靈感。愛(ài)因斯坦的朋友、音樂(lè)家鈴木先生說(shuō)：“音樂(lè)啟發(fā)人的想象力，也正是音樂(lè)啟發(fā)了愛(ài)因斯坦對(duì)宇宙的觀察，進(jìn)而發(fā)表了著名的相對(duì)論?！睈?ài)因斯坦在1930年柏林的一場(chǎng)音樂(lè)會(huì)后，迫不及待地上前擁抱年輕的猶太人、小提琴家梅紐因，并深情表達(dá)了自己對(duì)音樂(lè)的贊美之情。

量子力學(xué)創(chuàng)始人普朗克不僅是愛(ài)因斯坦科學(xué)事業(yè)上的同事和朋友，更是愛(ài)因斯坦音樂(lè)愛(ài)好的知音。普朗克摯愛(ài)音樂(lè)，鋼琴和手風(fēng)琴都彈得很好，1874年在選擇大學(xué)專業(yè)時(shí)，普朗克就在音樂(lè)、語(yǔ)言文學(xué)和自然科學(xué)之間徘徊過(guò)，幸好普朗克選擇了物理，正是他的研究成果打破了十九世紀(jì)下半葉物理學(xué)理論研究上的沉寂狀態(tài)。在柏林科學(xué)院，愛(ài)因斯坦和普朗克常常一起合作演奏，在兩位物理學(xué)家心中，科學(xué)和藝術(shù)之美是相通的，在科學(xué)上他們共同描繪物理學(xué)的壯麗圖景，在音樂(lè)上他們也能共同演奏扣人心弦的樂(lè)章。

愛(ài)音樂(lè)也愛(ài)物理的“發(fā)燒友”

出生于音樂(lè)之都維也納的熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)奠基人之一、奧地利物理學(xué)家玻爾茲曼擅長(zhǎng)跳舞和彈奏鋼琴，為了培養(yǎng)孩子們的音樂(lè)興趣，他還在音樂(lè)廳專門(mén)為全家人預(yù)訂了固定的席位。

德國(guó)物理學(xué)家亥姆霍茲不但愛(ài)好音樂(lè)，而且對(duì)音樂(lè)史也進(jìn)行了研究，闡明了音樂(lè)發(fā)展的基本趨勢(shì)。由于他在音樂(lè)上的特殊貢獻(xiàn)，大多數(shù)現(xiàn)代音樂(lè)學(xué)詞典中都有亥姆霍茲的大名。

英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊也是一位很有音樂(lè)修養(yǎng)的物理學(xué)家，他在研究光的干涉現(xiàn)象時(shí)，和牛頓一樣，也是將光與音樂(lè)進(jìn)行類比討論而得到重大發(fā)現(xiàn)。

德國(guó)物理學(xué)家海森堡由于受到音樂(lè)理論中泛音振動(dòng)的頻率是基音振動(dòng)的整數(shù)倍的啟發(fā)，做出了原子躍遷的基頻與次頻的實(shí)驗(yàn)。

除了以上幾位，熱愛(ài)音樂(lè)的物理學(xué)家還有很多，如玻恩、盧瑟福、歐姆、薛定諤、居里夫人……

音樂(lè)碰撞出思想的火花

物理學(xué)試圖揭示自然現(xiàn)象背后未知的規(guī)律，要運(yùn)用邏輯思維和數(shù)學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行研究；而音樂(lè)是揭示人類感情中未知的內(nèi)容，從事音樂(lè)活動(dòng)主要是運(yùn)用形象思維和藝術(shù)語(yǔ)言。這兩種思維方式好像是風(fēng)馬牛不相及，可它們神奇地統(tǒng)一在了這些物理學(xué)家身上。

愛(ài)因斯坦認(rèn)為，雖然音樂(lè)和物理學(xué)領(lǐng)域中的研究工作在起源上是不同的，但它們被共同的目的聯(lián)系著，都表達(dá)了人類對(duì)未知事物的渴求，雖然反映的方式不同，但它們互相補(bǔ)充著。愛(ài)因斯坦曾說(shuō)：“世界可以由音樂(lè)的音符組成，也可以由數(shù)學(xué)公式組成?！逼鋵?shí)，物理學(xué)研究不僅是理智的，它也需要情感，在某些情況下，情感的因素會(huì)顯得尤為重要。