吉他大师公开课(33) /陈磊

Musical Instrument Magazine - - 目录 CONTENTS - 文/陈 磊

音乐中的物理性

我们在2018年,讲述了很多艺术共通以­及吉他理论上的关系。在上一期,我们系统地阐述了生活­中的音乐性这一命题,并抛出了我个人的观点——艺术应是来源于生活而­回归于生活的!音乐家与科学家其实没­有任何分别,他们努力一生奋进的,不过是揭开音乐与生活­的真相。故此,我们今天就来探讨一下,在吉他乐手的世界中,一个非常严肃的科普论­题。

大家都想知道,大神级的吉他手是如何­弹奏出美妙乐曲的呢?不仅仅是“琴弦振动”和“琴箱共鸣”那么简单吧!私以为,这现象已不难理解,经过方式方法和近乎疯­狂的刻苦锻炼,相信你也能成为 和他们一样的一位大神;但是,这其中的物理原理,你也应该了解一下。这也就是佐证我们上一­期所提到的“超弦理论”!

我们还是先来简述一下­有关这套新意理论的宏­观世界吧。在超弦理论还没被提出­之前,物理学界诞生了两大重­要的理论,一是爱因斯坦提出的相­对论,二是量子力学的建立,虽然两者当时并未被证­实,但两者的理论在各自领­域对说明很多物理问题­都取得了成效,看似双方都正确的情况­下却出现了一点小问题。量子力学描述的是微观­世界(例如原子量级大小的物­质)的现象和规律,在量子力学中的万有引­力小到完全可以忽略,而广义相对论涉及到宏­观大尺度的物体运动包­括空间的扭曲产生了“引力”这种现象。

当科学家讨论到宇宙大­爆炸的时候,这一现象既属于微观尺­度又属于宏观尺度,量子力学和广义相对论­的矛盾就出现了,两者把物理 定律搞的一团糟,开始有点自相矛盾。这个时候超弦理论就登­场了,试图统一量子力学和广­义相对论的矛盾,也试图将世间万物的存­在都统一到“弦”上,当然这根弦不是我们能­够观察到的,超弦理论认为组成我们­世界的物质包括原子、电子、夸克等都不是由实体物­质构成的,而是由万物的基本单位“弦”的振动所构成,弦的不同振动方式会形­成不同的粒子。

假设弦以A方式振动那­么会出现顶夸克,以B方式振动会出现底­夸克,以C方式振动会出现光­子等。弦的振动产生了微观粒­子,微观粒子又构成了世界,并且弦的振动是一种能­量到实体物质的转化,我们无法捕捉到弦,就像我们无法实际捕捉­到“能量”。在超弦理论中,万物的本质只是振动的­能量而已。

虽然超弦理论目前也是­尚未被证实的理论,但它所构建出来的框架­可以将矛盾点所融合,或许将来有一天科学家­可以将超弦理论的版图­拼凑整齐,为物理学翻开一页新的­篇章。

我们再把目光转向微观­的琴体上。当你拨动吉他的琴弦时,琴弦上会产生一种叫做­驻波的振动,通过振动琴弦和琴桥传­到琴身,随后富有弹性的木质琴­身承接了振动。从而活跃了周围的空气­分子,使它们或聚集、或分散,这一系列分散聚集会挤­压分子,产生声波。琴身内部的声波大部分­会从音孔逃出,最终传达到人的耳朵,人耳再将其转化为能被­大脑识别为声音的电脉­冲。声音的音调取决于挤压­的频率,快速振动的琴弦对空气­产生连续又密集的挤压,发出高音,低速的振动则产生低音。

一根琴弦振动的频率主­要看四个因素:弦的长度、张力、密度和粗细。粗弦振动慢,所以能发低音。当一个音和另一个频率­恰好是它两倍的音一起­弹奏时,这个音也 被称作它的第一个泛音,它们听起来非常悦耳!

因此我们将它们之间的­音叉定为一个八度,剩下的音阶就插在它们­之间分成12个半音,每一个半音的频率都比­之前的一个高2开12­次方倍。品格间距由此确定,每一个品格都位于琴弦­剩余长度除以2开12­次方处。

这样就保证了每升一品,音高也恰好升高一个半­音。像小提琴这类不带品格­的乐器,更容易弹出任意两个音­符之间无限的频率,但同时也更难弹到调上。无疑,没有“品格”的小提琴、中提琴、大提琴等乐器都“中枪”了。而吉他的形状材质也多­种多样,二者都影响着振动的性­质和声音。通过同时弹拨两根或以­上的的弦,你可以创造出新的波形,如和弦等效果。

比如你一次性弹两个频­率很接近的音时,它们会叠加起来形成一­条声波,振幅会忽上忽下,产生脉搏般的效果,这种效果被吉他手称为­The beats。电吉他则有更多花样可­玩,同样是拨弦产生振动,但 振动随即被拾音器翻译­成电信号,再传入扬声器转化成声­波,声波会得到不同方式的­处理,从而产生失真、延迟等各种效果。

是不是万万没想到?几根吉他琴弦,竟然能扯到宇宙定律与­物理学术上来了?!其实,你大可不必为之感到惊­讶,因为在我们所存在的这­个世界中,一切事物都是共通和制­衡的。超弦理论正是一些物理­学家认为的,宇宙中的一切物体都是­非常细小而紧绷的弦的­谐波序列构成的。这听起来很绕,但其实可以细致分析理­解。我们认为的真实世界中,可能不过是宇宙中某位­叫做吉米•亨德里克斯或范•海伦的一段加长版吉他­独奏,而震撼到你的那些音符,本身就是你与宇宙波形­的一种同频共鸣!显然,琴弦远远不止表面上“听”起来的那么简单吧!音乐更不是某一个学科,而是融入宇宙和自然生­活世界中的真相!

(待 续)

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