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为什么说音乐和数学有关系?

一天,古希腊哲学家毕达哥拉斯散步时,经过一家铁匠铺,意外地发现里面传出的打铁的声音,要比别的铁匠铺协调、悦耳。他对此产生了兴趣,于是走进铺子,量了量铁锤和铁砧的大小,终于发现一个规律:音响的和谐与发声体体积的一定的比例有关。后来,他又在琴弦上作试验,进一步发现只要按比例划分一根振动的弦,就可以产生悦耳的音程:1:2=八度,2:3=五度,3:4=四度。就这样,毕达哥拉斯在世界上第一次发现音乐数学的联系。

毕达哥拉斯认为,音乐之所以神圣而崇高,就是因为它反映出作为宇宙本质的数的关系。音乐数学的关系是十分密切的。中世纪哲学家圣奥古斯丁说,音乐就是由数所规定的运动,这句话也许过分,但音乐中存在着明显的数字规律,是不容怀疑的。节拍与一、二、三。在音乐的各种要素中,时间是很重要的,而音乐的时间是通过一个一个的节拍显示出来的。音乐的节拍有很多形式,常见的是2/4、3/4、4/4、6/8等,它标志着一个小节中有不同数目的拍子和不同的强弱关系。然而分析一下各种节拍,可以发现它们的基本结构很简单,除了一拍子、二拍子、三拍子这三种单拍子外,四拍子以上的复拍子都以这三种拍子的变化组合而成,如5/4拍,可以分成2+3拍或3-2拍。可见一、二、三就像是音乐时间的一砖一瓦,音乐大厦都是用它们建筑起来的。

音调与一、二、三、四。音乐必须有美的曲调,美的音调必须是和谐的,所以音乐是建立在和谐音调基础上的,而最和谐音调的频率比例就是1:2:3:4。如果我们以一个音的频率当作音阶的主音,按1:2:3:4的规律,我们就得到一个音阶中最谐和的几个音———1:2得到八度音,2:3得到五度音,3:4得到四度音。当你听到优美和谐音调时,可曾想到这种音乐上的美感还反映了数的美?

在一根琴弦上发出的声音,并不是一个音,除了整根弦发出的音外,这根弦的各个点也发出轻微的泛音泛音的产生是由于琴弦的1/2、1/3、1/4、1/5......等处的振动。泛音的分布和强度不同,形成不同的音色音乐离不开音色音色产生于泛音泛音的产生联系着数学,可见音乐与数的关系多密切了。

另外,利用计算机作曲从20世纪50年代就开始了。人们把音程、节奏、音色等素材都编成数码,发出指令,计算机可编写出乐曲并演奏出来。还有,在乐器的制造上、音乐厅的设计上,都要依靠精密的数学计算、音乐厅的设计上,都要依靠精密的数学计算,等等。从以上事例可以看出:音乐数学有着密切的联系。当然,有些问题还要深入地研究。