物理學界的音樂“發燒友”

王洪鵬

在閱讀物理學家傳記的時候，筆者發現一個有趣的現象：很多物理學家都是音樂“發燒友”。這是否說明從事物理研究與音樂有著某種聯系呢？

很多物理學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的巔峰。當然，對大多數物理學家來說音樂還只是業余愛好，他們與專業的音樂家是有區別的，即物理學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家都對音樂與物理的關系有一定的研究。

伽利略是一位物理學巨匠，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。在比薩大學學醫期間，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，做出斜面實驗，從而發現了“落體定律”。

家喻戶曉的英國科學家牛頓建立了經典物理學的理論大廈，牛頓對音樂的愛好可以從他經常帶在身邊的一架提琴看出。1665年，牛頓進行了有關音高、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”之間奧妙的對應關系進行過有趣的探索，認定音階中7個音和可見光譜中7種顏色可以對應起來。牛頓關于音樂和顏色的聯覺理論發表后，有人據此曾設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琴。20世紀70年代，科學家還將激光技術應用在色彩音樂上，這都說明音樂和顏色的確有一定的內在聯系。

現代物理學家中的“音樂人”

20世紀最著名的物理學家非愛因斯坦莫屬，他也出生在一個藝術之家。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歲上小學起，就在音樂老師的指導下開始學習小提琴，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：“音樂啟發人的想象力，音樂啟發了愛因斯坦對宇宙的觀察，進而發表了著名的‘相對論’。”愛因斯坦在1930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創始人普朗克。普朗克不僅是愛因斯坦科學事業上的同事和朋友，更是愛因斯坦音樂愛好的知音。普朗克摯愛音樂，小時候就表現出出眾的音樂才能，鋼琴和手風琴都彈得很好。1874年在選擇大學專業的時候，普朗克就在音樂、語言文學和自然科學之間徘徊過。普朗克曾就自己應該選擇什么專業，向慕尼黑大學教授諾利征求意見，而教授認為物理學已接近完美，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世紀下半葉物理學理論研究上的沉寂狀態。在柏林科學院，愛因斯坦和普朗克常常一起合作演奏。在兩位物理學家心中，科學之美和藝術之美是相通的。在科學上，他們共同描繪了物理學的壯麗圖景，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“發燒友”

出生于“音樂之都”維也納的熱力學和統計物理學奠基人之一，奧地利物理學家玻爾茲曼擅長跳舞和彈奏鋼琴。為了培養孩子們的音樂興趣，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，闡明了音樂發展的基本趨勢。由于他在音樂上的特殊貢獻，大多數現代音樂學詞典中都有亥姆霍茲的大名。英國物理學家托馬斯·楊也是一位很有音樂修養的物理學家，他在研究光的干涉現象時，和牛頓一樣，也是將光與樂音進行類比討論而得到重大發現的。德國物理學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倍的啟發，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

物理學試圖揭示自然現象背后未知的規律，要運用邏輯思維和數學語言進行研究；而音樂是揭示人類感情中未知的內容，從事音樂活動則主要是運用形象思維和藝術語言。這兩種思維方式好像是風馬牛不相及，可是它們卻神奇地統一在一些物理學家身上。愛因斯坦認為：音樂和物理學領域中的研究工作在起源上是不同的，可是被共同的目的聯系著，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，也可以由數學公式組成。”其實物理學研究不僅是理智的，也是需要情感的，在某些情況下情感的因素顯得尤其重要。

【責任編輯】張小萌