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频率在传达信息

我认为,毕达哥拉斯在音乐上的发现堪称人类第一个关于自然的量化规律。(当然早在他之前,人类从每天昼夜更替中就开始注意天象的规律了,历法和占星术的原理均是运用数学预测或还原日、月、行星的位置;这些重要的术业在毕达哥拉斯还没出生前就已经出现了。但是对特定对象进行观察得到的经验规律毕竟和大自然的普遍规律远为不同。)

然而很讽刺的是,我们尚未完全了解这其中的乾坤。如今我们对声音的产生、传播以及接收的物理过程有了进一步的了解,但我们的认知和感受仍然是脱节的,“为什么这几个音符一起演奏产生好听的声音”,这件事仍然让我们恍兮惚兮。我认为目前现存的一系列思想能让我们依稀看到希望。这些思想已经逼近了我们沉思的问题核心,因为(如果属实)它们为我们的感觉阐明了一个重要的源头。

我们对毕达哥拉斯的音乐规律的解释包含三个组成部分。第一部分是从琴弦的振动到我们的耳膜,第二部分是从耳膜再到基本神经冲动,第三部分则是从基本神经冲动到感知和谐。

琴弦的振动要经过好几轮的转化才能传递到我们的脑海。振动会直接扰动周围的空气。原因很简单,振动会挤压空气,但如果单独拨动一根琴弦发出嗡嗡声,振动所产生的力其实很微弱。在实际应用中,演奏的乐器都要安装共鸣板,共鸣板会响应琴弦的振动,产生更强的振动;共鸣板振动会产生更强的力扰动周围的空气。

琴弦和共鸣板周围被扰动的空气就这样自然地变得活跃起来并将扰动向外传播:一个向四面八方扩散的声波。任何声波都是一个压缩和减压的重复循环过程。空气在某个区域产生振动就会向周围的空气施加压力,于是周围的空气也振动了起来。一部分的声波传入人的耳朵,耳朵内部复杂的几何结构聚集起来形成漏斗将声波过滤,经过过滤的声波最终抵达耳朵内部几厘米深处的一层薄膜,这层薄膜就是我们所说的耳膜或耳鼓。耳膜所起的作用和共鸣板正好相反,它的振动是由于空气的振动引发了人体的力学运动,而不是人体的力学运动引发了空气的振动。

耳膜的振动又引发了更多的反应,我们一会儿就要聊到这一点。但是在聊这个问题之前,我们了解一个简单而基本的事实。这一长串的转换可能让读者看得满头雾水,人们免不了要问,经过这一长串的转换,袅袅而至的琴声是不是早已面目全非了呢?问题的关键是,尽管经历了这些转换,有一种特性却以不变应万变,它就是频率,单位时间内的振动次数。不管是琴弦、共鸣板还是耳膜,抑或是听骨 、耳蜗液 、基底膜 和更后面的毛细胞 的振动——不只这些,生僻的术语还有好长的一串呢——这些运动都具有相同的频率。这是因为在每一次转化的过程中,上一阶段的推和拉都会诱导下一阶段的压缩和减压,如此亦步亦趋,不同的扰动就形成了同步,我们称这一连串的运动为“瞬时”运动。如果我们的感知要能反映最初振动的特征,可以预料我们需要监测这些振动最终在我们大脑里诱发的振动频率。

因此要理解毕达哥拉斯提出的音乐规律,我们首先要从频率入手。如今,当琴弦的长度和松紧度变化时,我们可以依赖成熟可靠的力学方程式计算出琴弦不同的振动频率。从这些公式中我们得出,频率和琴弦长度成反比,和琴弦松紧度指数的平方根成正比。因此,用频率来表述,毕达哥拉斯的两条规律就合二为一了:就是上面简单的两句话。要想和弦的声音悦耳,其振动频率的比值应当是小的整数。 knWXgTgqsmrXaXniCMQdcfTzHoodt9En+eAM25rdLxIsD4ITLIPoxjKkfJbblfg2

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