律动“科学”

王江山

当你带好耳机，闭目欣赏音乐，有没有对歌曲的编排、旋律的结构产生好奇？当你吹响笛子，拉起提琴，可曾想过这美妙的音色、动人的声响从何而来？当你参加音乐会，进入音乐厅，是否对舞台设计产生疑惑？当你翻开物理书，打开科学家传记，是否想过这些科学人物也爱在音乐中徜徉？

其实关于音乐的结构、声响、设置背后，都有着深刻的物理机制，音乐和物理看似分属艺术与科学两个学科，却又在许多方面紧紧相连。

音乐与物理的碰撞：声学

李商隐有诗云：“锦瑟无端五十弦，一弦一柱思华年。”李白也曾写过“此夜曲中闻折柳，何人不起故园情”的句子。虽然自古文人墨客常在音乐中寄托各自的情志和想象，但从物理学角度来看，音乐就是一种声波。声波是一种机械波，由物体（声源）振动产生。声波要素包含振幅、周期、相位、波长，这些要素对应着音乐中音高、响度、时值和音色。

音高与时值构成旋律，响度与时值构成拍子或節奏，这几种要素在时间、空间中运动，形成了弦的连接、配器、合唱、合奏，这些运动和变化组成了旋律、调式、节奏、拍子、和弦、速度、音型、曲式，也构成了不同风格的音乐。在这些变动组合中，不同的音乐让人产生不同的审美感受。这就是音乐和物理的碰撞，它们交汇的学科叫作声学。音乐作为声学的重要研究对象，使得这门科学充满了艺术性。

音乐上讲究共鸣，声学上也有一种现象，叫“共振”。任何物体都有其自身的振动频率，两个频率相同的音叉相互靠近时，其中一个振动发声，另一个也会发声。……