科学与音乐

武夷山

（发表于《科学时报》2003年7月18日）

以古希腊数学家毕达哥拉斯“万物皆数”的思想为发端，科学与音乐就发生了千丝万缕的联系。科学的进步离不开数学的贡献，音律的研究也离不开数学的助力。可能正因为如此，科学家中钟爱音乐者，似乎要比钟爱美术等其他艺术门类的人要多。

爱因斯坦６岁学习拉小提琴，终生喜欢演奏小提琴，这是尽人皆知的。他酷爱古典音乐。每当他感受到科研工作的巨大压力之时，听音乐或演奏乐曲便是他的放松方式。量子力学创始人之一普朗克的钢琴演奏，达到了举办个人演奏音乐会的水准。我国的著名科学家钱学森的音乐素养也非常高。不太为人所知的是，大发明家爱迪生也是音乐爱好者，这一爱好是他发明留声机的巨大驱动力。他毕生获得了１０９３项专利，但是他自己对留声机这项发明最为得意。他的发明实验室设在新泽西州一个叫作门罗公园的地方。这个实验室内备有各种各样的材料物品，有大量的藏书，这些都是发明活动所必须参考利用的，但是实验室内还有一样与发明活动无关的东西，就是一架大管风琴。爱迪生小时候患过猩红热，造成听觉下降的后遗症。令人惊奇的是，听力不佳并未减弱他对音乐的热情。为了听清留声机放出的音乐，有时他只好把耳朵贴近留声机的放音喇叭，让喇叭的振动直接传递到他的听骨上去。　

科学家和音乐家对科学与音乐之关系的研究，从古到今一直没有停歇过。明朝数学家兼音律学家朱载堉著有《乐律全书》等２０余部著作，发明了“十二平均律”。直到一百多年后，德国音乐家威尔克迈斯特才提出了类似的理论。英国剑桥大学有着研究“科学与音乐”主题的优良传统。早在１８７３年，剑桥大学的Sedley　Taylor教授在《声音与音乐》一书中就介绍了德国物理学家赫尔姆赫兹的重大声学发现，心理学家Charles　Myers于1905年发表了对非西方音乐的理解的开创性研究成果。２０世纪８０年代中期以来，剑桥大学的“科学与音乐”研究范围越来越宽。１９８６年，音乐认知专家Ian　Cross来到该校音乐系讲授声学课程。在他的不懈努力下，音乐系于１９９１年明文规定，本科学生在最后一个学年应修习“音乐行为的实验进路”课程。该系研究生在“科学与音乐”领域的研究主题更广泛，包括音乐与情感，音乐教育，发育各阶段的音高认知，音长感知，电影音乐感知的感官合成，复合节奏的体验，音乐感知的计算机模型，等等。该系还于２００２年建成了“音乐与科学中心”。

笔者在《科学与戏剧》（本报《科学周末》２００３年３月２１日）一文中介绍说，戏剧有助于科普。同理，音乐也可能成为有效的科普方式。设在美国宾夕法尼亚州的强生制药公司下属的R.W.John药学研究所有一位年轻的化学研究人员叫Tyraine　Ragsdale，酷爱音乐。这位黑人研究人员认为，中小学生不喜欢科学的原因之一，是他们认为科学家不是正常人。“如果他们见到我，就会说，嘿！这哥们儿真酷。也许我也可以试一把科学”。他在２０世纪９０年代尝试用Rap音乐来向孩子们普及科学，大受欢迎。他唱道：“任何人／都可能／成为科学家”。“火车／要有轨道／才能跑，不受／教育／什么也干不了”。他还把黑人科学家和发明家的事迹（如Garrett　Morgan发明了交通信号灯，Charles　Drew发明了人造血浆）唱出来，激励黑人青少年投身科学。

 

参考文献

[1] http://www.cybertambayan.com/insights/archive_inspiration/music.html

[2] http://www.chinamedley.com/juxian/zhuzaiyu

[3] http://www.grandhank.com/new_page_32.htm

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