吉他大師公開課（33）

（接上期）

音樂中的物理性

我們在2018年，講述了很多藝術(shù)共通以及吉他理論上的關(guān)系。在上一期，我們系統(tǒng)地闡述了生活中的音樂性這一命題，并拋出了我個(gè)人的觀點(diǎn)——藝術(shù)應(yīng)是來源于生活而回歸于生活的！音樂家與科學(xué)家其實(shí)沒有任何分別，他們努力一生奮進(jìn)的，不過是揭開音樂與生活的真相。故此，我們今天就來探討一下，在吉他樂手的世界中，一個(gè)非常嚴(yán)肅的科普論題。

大家都想知道，大神級的吉他手是如何彈奏出美妙樂曲的呢？不僅僅是“琴弦振動(dòng)”和“琴箱共鳴”那么簡單吧！私以為，這現(xiàn)象已不難理解，經(jīng)過方式方法和近乎瘋狂的刻苦鍛煉，相信你也能成為和他們一樣的一位大神；但是，這其中的物理原理，你也應(yīng)該了解一下。這也就是佐證我們上一期所提到的“超弦理論”！

我們還是先來簡述一下有關(guān)這套新意理論的宏觀世界吧。在超弦理論還沒被提出之前，物理學(xué)界誕生了兩大重要的理論，一是愛因斯坦提出的相對論，二是量子力學(xué)的建立，雖然兩者當(dāng)時(shí)并未被證實(shí)，但兩者的理論在各自領(lǐng)域?qū)φf明很多物理問題都取得了成效，看似雙方都正確的情況下卻出現(xiàn)了一點(diǎn)小問題。量子力學(xué)描述的是微觀世界（例如原子量級大小的物質(zhì)）的現(xiàn)象和規(guī)律，在量子力學(xué)中的萬有引力小到完全可以忽略，而廣義相對論涉及到宏觀大尺度的物體運(yùn)動(dòng)包括空間的扭曲產(chǎn)生了“引力”這種現(xiàn)象。

當(dāng)科學(xué)家討論到宇宙大爆炸的時(shí)候，這一現(xiàn)象既屬于微觀尺度又屬于宏觀尺度，量子力學(xué)和廣義相對論的矛盾就出現(xiàn)了，兩者把物理定律搞的一團(tuán)糟，開始有點(diǎn)自相矛盾。這個(gè)時(shí)候超弦理論就登場了，試圖統(tǒng)一量子力學(xué)和廣義相對論的矛盾，也試圖將世間萬物的存在都統(tǒng)一到“弦”上，當(dāng)然這根弦不是我們能夠觀察到的，超弦理論認(rèn)為組成我們世界的物質(zhì)包括原子、電子、夸克等都不是由實(shí)體物質(zhì)構(gòu)成的，而是由萬物的基本單位“弦”的振動(dòng)所構(gòu)成，弦的不同振動(dòng)方式會(huì)形成不同的粒子。

假設(shè)弦以A方式振動(dòng)那么會(huì)出現(xiàn)頂夸克，以B方式振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)底夸克，以C方式振動(dòng)會(huì)出現(xiàn)光子等。弦的振動(dòng)產(chǎn)生了微觀粒子，微觀粒子又構(gòu)成了世界，并且弦的振動(dòng)是一種能量到實(shí)體物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，我們無法捕捉到弦，就像我們無法實(shí)際捕捉到“能量”。在超弦理論中，萬物的本質(zhì)只是振動(dòng)的能量而已。雖然超弦理論目前也是尚未被證實(shí)的理論，但它所構(gòu)建出來的框架可以將矛盾點(diǎn)所融合，或許將來有一天科學(xué)家可以將超弦理論的版圖拼湊整齊，為物理學(xué)翻開一頁新的篇章。

我們再把目光轉(zhuǎn)向微觀的琴體上。當(dāng)你撥動(dòng)吉他的琴弦時(shí)，琴弦上會(huì)產(chǎn)生一種叫做駐波的振動(dòng)，通過振動(dòng)琴弦和琴橋傳到琴身，隨后富有彈性的木質(zhì)琴身承接了振動(dòng)。從而活躍了周圍的空氣分子，使它們或聚集、或分散，這一系列分散聚集會(huì)擠壓分子，產(chǎn)生聲波。琴身內(nèi)部的聲波大部分會(huì)從音孔逃出，最終傳達(dá)到人的耳朵，人耳再將其轉(zhuǎn)化為能被大腦識(shí)別為聲音的電脈沖。聲音的音調(diào)取決于擠壓的頻率，快速振動(dòng)的琴弦對空氣產(chǎn)生連續(xù)又密集的擠壓，發(fā)出高音，低速的振動(dòng)則產(chǎn)生低音。

一根琴弦振動(dòng)的頻率主要看四個(gè)因素：弦的長度、張力、密度和粗細(xì)。粗弦振動(dòng)慢，所以能發(fā)低音。當(dāng)一個(gè)音和另一個(gè)頻率恰好是它兩倍的音一起彈奏時(shí)，這個(gè)音也被稱作它的第一個(gè)泛音，它們聽起來非常悅耳！

因此我們將它們之間的音叉定為一個(gè)八度，剩下的音階就插在它們之間分成12個(gè)半音，每一個(gè)半音的頻率都比之前的一個(gè)高2開12次方倍。品格間距由此確定，每一個(gè)品格都位于琴弦剩余長度除以2開12次方處。

這樣就保證了每升一品，音高也恰好升高一個(gè)半音。像小提琴這類不帶品格的樂器，更容易彈出任意兩個(gè)音符之間無限的頻率，但同時(shí)也更難彈到調(diào)上。無疑，沒有“品格”的小提琴、中提琴、大提琴等樂器都“中槍”了。而吉他的形狀材質(zhì)也多種多樣，二者都影響著振動(dòng)的性質(zhì)和聲音。通過同時(shí)彈撥兩根或以上的的弦，你可以創(chuàng)造出新的波形，如和弦等效果。

比如你一次性彈兩個(gè)頻率很接近的音時(shí)，它們會(huì)疊加起來形成一條聲波，振幅會(huì)忽上忽下，產(chǎn)生脈搏般的效果，這種效果被吉他手稱為The beats。電吉他則有更多花樣可玩，同樣是撥弦產(chǎn)生振動(dòng)，但振動(dòng)隨即被拾音器翻譯成電信號，再傳入揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)化成聲波，聲波會(huì)得到不同方式的處理，從而產(chǎn)生失真、延遲等各種效果。

是不是萬萬沒想到？幾根吉他琴弦，竟然能扯到宇宙定律與物理學(xué)術(shù)上來了？！其實(shí)，你大可不必為之感到驚訝，因?yàn)樵谖覀兯嬖诘倪@個(gè)世界中，一切事物都是共通和制衡的。超弦理論正是一些物理學(xué)家認(rèn)為的，宇宙中的一切物體都是非常細(xì)小而緊繃的弦的諧波序列構(gòu)成的。這聽起來很繞，但其實(shí)可以細(xì)致分析理解。我們認(rèn)為的真實(shí)世界中，可能不過是宇宙中某位叫做吉米·亨德里克斯或范·海倫的一段加長版吉他獨(dú)奏，而震撼到你的那些音符，本身就是你與宇宙波形的一種同頻共鳴！顯然，琴弦遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止表面上“聽”起來的那么簡單吧！音樂更不是某一個(gè)學(xué)科，而是融入宇宙和自然生活世界中的真相！

（待 續(xù)）