王洪鵬

在閱讀物理學(xué)家傳記的時候，筆者發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象：很多物理學(xué)家都是音樂“發(fā)燒友”。這是否說明從事物理研究與音樂有著某種聯(lián)系呢？

很多物理學(xué)家都與音樂有不解之源，甚至是音樂愛好幫助他們走到了事業(yè)的巔峰。當然，對大多數(shù)物理學(xué)家來說音樂還只是業(yè)余愛好，他們與專業(yè)的音樂家是有區(qū)別的，即物理學(xué)家常常從物理的角度來欣賞音樂，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于古希臘的哲學(xué)家畢達哥拉斯。后來，伽利略、牛頓、笛卡爾、惠更斯等許多物理學(xué)家都對音樂與物理的關(guān)系有一定的研究。

伽利略是一位物理學(xué)巨匠，同時也是一個很有天賦的音樂家。他的父親精通音樂理論，著有《音樂對話》一書，伽利略也一直熱愛音樂。在比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)期間，一次他在比薩教堂做禮拜的時候，注意到教堂屋頂懸掛著一盞搖擺不定的吊燈。他利用脈搏的跳動和自己擅長的音樂節(jié)拍，得出了擺的等時性。此外，伽利略受到他可熟練演奏的魯特琴的啟發(fā)，做出斜面實驗，從而發(fā)現(xiàn)了“落體定律”。

家喻戶曉的英國科學(xué)家牛頓建立了經(jīng)典物理學(xué)的理論大廈，牛頓對音樂的愛好可以從他經(jīng)常帶在身邊的一架提琴看出。1665年，牛頓進行了有關(guān)音高、音階和音律的研究，并留有10頁手稿。尤其值得一提的是，牛頓最早提出了音樂和顏色的聯(lián)覺理論。牛頓曾用三棱鏡對陽光做色散實驗，證明陽光是由紅橙黃綠青藍紫7種色光組成，同時牛頓還對“七音”與“七色”之間奧妙的對應(yīng)關(guān)系進行過有趣的探索，認定音階中7個音和可見光譜中7種顏色可以對應(yīng)起來。牛頓關(guān)于音樂和顏色的聯(lián)覺理論發(fā)表后，有人據(jù)此曾設(shè)計制造了各種色彩樂器，開始是視覺大鍵琴，后來又有色彩鋼琴和色彩風(fēng)琴。20世紀70年代，科學(xué)家還將激光技術(shù)應(yīng)用在色彩音樂上，這都說明音樂和顏色的確有一定的內(nèi)在聯(lián)系。

現(xiàn)代物理學(xué)家中的“音樂人”

20世紀最著名的物理學(xué)家非愛因斯坦莫屬，他也出生在一個藝術(shù)之家。愛因斯坦的媽媽能彈會唱，尤其喜歡貝多芬的鋼琴奏鳴曲，媽媽便成了愛因斯坦的音樂啟蒙老師。

愛因斯坦從6歲上小學(xué)起，就在音樂老師的指導(dǎo)下開始學(xué)習(xí)小提琴，他甚至夢想成為一名小提琴演奏員。后來，愛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，愛因斯坦應(yīng)比利時國王邀請到他的王宮做客，樸素的衣著加上手拎一個琴箱，比利時國王派去接他的司機竟然沒有認出愛因斯坦，與他擦肩而過。愛因斯坦最后自己步行到了比利時王宮。在王宮里，愛因斯坦不僅得到了國王的熱情款待，還與王后、一位英國女音樂家和一位宮廷女侍一起演奏四重奏和三重奏，小小的即興音樂會持續(xù)了好幾個小時，令在座賓客陶醉其中。

愛因斯坦喜歡巴赫、舒伯特、勃拉姆斯的樂曲，從古典音樂中他體驗到和諧之美，感受到大自然的和諧與物理理論的和諧是相通的。愛因斯坦認為音樂是創(chuàng)造新理論的催化劑，他在研究“相對論”的時候，每當遇到困難時就拿起小提琴，一遍一遍地演奏樂曲，用音樂來啟迪靈感。愛因斯坦的朋友、音樂家鈴木先生說：“音樂啟發(fā)人的想象力，音樂啟發(fā)了愛因斯坦對宇宙的觀察，進而發(fā)表了著名的‘相對論’?！睈垡蛩固乖?930年柏林的一場音樂會后，迫不及待地上前擁抱年輕的猶太人小提琴家梅紐因，并深情表達了對音樂的贊美之情。

說到愛因斯坦與音樂的故事，就不能不提量子力學(xué)創(chuàng)始人普朗克。普朗克不僅是愛因斯坦科學(xué)事業(yè)上的同事和朋友，更是愛因斯坦音樂愛好的知音。普朗克摯愛音樂，小時候就表現(xiàn)出出眾的音樂才能，鋼琴和手風(fēng)琴都彈得很好。1874年在選擇大學(xué)專業(yè)的時候，普朗克就在音樂、語言文學(xué)和自然科學(xué)之間徘徊過。普朗克曾就自己應(yīng)該選擇什么專業(yè)，向慕尼黑大學(xué)教授諾利征求意見，而教授認為物理學(xué)已接近完美，沒有再研究的余地，勸他不要從事物理研究。幸好普朗克沒有聽從諾利的勸告，不過令他自己也沒料到的是，正是他的研究成果打破了19世紀下半葉物理學(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)之美和藝術(shù)之美是相通的。在科學(xué)上，他們共同描繪了物理學(xué)的壯麗圖景，在音樂上，他們也能共同演奏扣人心弦的樂章。

愛音樂也愛物理的“發(fā)燒友”

出生于“音樂之都”維也納的熱力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)奠基人之一，奧地利物理學(xué)家玻爾茲曼擅長跳舞和彈奏鋼琴。為了培養(yǎng)孩子們的音樂興趣，他還在音樂廳專門為全家人定有固定的席位。

德國物理學(xué)家亥姆霍茲不但愛好音樂，而且對音樂史也進行了研究，闡明了音樂發(fā)展的基本趨勢。由于他在音樂上的特殊貢獻，大多數(shù)現(xiàn)代音樂學(xué)詞典中都有亥姆霍茲的大名。英國物理學(xué)家托馬斯·楊也是一位很有音樂修養(yǎng)的物理學(xué)家，他在研究光的干涉現(xiàn)象時，和牛頓一樣，也是將光與樂音進行類比討論而得到重大發(fā)現(xiàn)的。德國物理學(xué)家海森堡由于受到音樂理論中泛音振動的頻率是基音振動的整數(shù)倍的啟發(fā)，做出了原子躍遷基頻與次頻的猜想。除了以上幾位之外熱愛音樂的物理學(xué)家還有很多，如玻恩、盧瑟福、歐姆、薛定諤、居里夫人……

音樂碰撞出思維火花

物理學(xué)試圖揭示自然現(xiàn)象背后未知的規(guī)律，要運用邏輯思維和數(shù)學(xué)語言進行研究；而音樂是揭示人類感情中未知的內(nèi)容，從事音樂活動則主要是運用形象思維和藝術(shù)語言。這兩種思維方式好像是風(fēng)馬牛不相及，可是它們卻神奇地統(tǒng)一在一些物理學(xué)家身上。愛因斯坦認為：音樂和物理學(xué)領(lǐng)域中的研究工作在起源上是不同的，可是被共同的目的聯(lián)系著，它們都表達了人類對未知事物的渴求。它們反映的方式是不同的，可是它們互相補充著。愛因斯坦曾說：“世界可以由音樂的音符組成，也可以由數(shù)學(xué)公式組成?！逼鋵嵨锢韺W(xué)研究不僅是理智的，也是需要情感的，在某些情況下情感的因素顯得尤其重要。

【責(zé)任編輯】張小萌