摘 要：物理学与音乐属于两个不同的学科范畴，它们之间却有着千丝万缕的联系。教师要重视从科学与艺术的关系、物理在音乐中的应用、物理学对音乐的推动和发展三个方面，了解物理学与音乐的关系。
关键词：物理学；音乐；关系
物理学与音乐有什么样的关系呢？最直接的联系就是声音，而音乐就是一种声音。物理学中包括声学，声学中声音的音调、响度、音色与音乐中的音阶、音量、音质相对应。至于“精神”“意境”等抽象的联系，那就因人而异了。物理学与音乐的共性表现在无国界性、艺术性、理性与感性的结合性。
一、科学与艺术的关系
物理学是一门自然科学，而音乐是一种艺术。科学和艺术是一对孪生兄弟，都是需要想象力和思考的。就像爱因斯坦说过，想象力比知识重要。近代许多著名的物理学家都与音乐有着不解之缘，他们之所以在科学上会取得很大的成功，可以说在很大程度上是受到了音乐的启迪，这是因为科学与艺术相得益彰。著名物理学家李政道对科学和艺术的关系曾发表过一段精彩的论述，他说：“艺术是用创新的手法去唤醒每个人的意识和潜意识中深藏着的、已经存在的情感。表达的手法越简单，叙述的感情越普遍，艺术的境界就越高。”“科学是对自然界的现象进行新的准确的抽象，从而找出这些现象的普遍性，归纳的原理越简单，应用越广泛，科学也就越深刻。”而它们二者的关系是：“科学和艺术的对象不—样，艺术的对象是人类。而科学的直接对象是自然界，虽然它最终为人类所利用。尽管如此，科学与艺术又有许多共同性。艺术和科学的共同基础是人类的创造力，它们追求的目标都是真理的普遍性。”
科学和艺术具有不同形式的美。科学的审美原则是“简单就是美”，而艺术讲究动态变化、差异性和多样性。从某种意义上说，一切伟大的科学家都是伟大的艺术家，一切惊人的物理发现都是一件美妙的艺术品。
二、物理学在音乐中的应用
（1）乐器。任何一种乐器的发明和制造，都离不开物理知识。制造乐器的材料涉及材料力学和声学效果，用劣质的木头造出来的小提琴、吉他、古筝等乐器，用塑料纸而不用牛皮做成的鼓面等，且不说它们是否经得起振动，单是音质就大打折扣了，让人听起来根本不像是在演奏，更像是一个孩童在随意敲打。乐器的造型除了美观之外，还要看它是否牢固、耐用，这就涉及力学知识。例如吉他等有共鸣箱的乐器，其共鸣箱的制作不是越大越好，而是要避免产生驻波，否则声音会混浊。乐器的定音肯定要靠声学知识，例如C调的Dou音，频率就是264Hz，偏差得太多就会跑调，又如吉他调弦时，就运用了声音共鸣的原理。单靠传统乐器已经不能满足我们的追求，现代音乐已经离不开电声乐器（例如电吉他、电子琴）和电子音乐了。而电声乐器的电声原理和电子音乐的合成，都与物理学息息相关。
（2）传播媒介。尽管演奏音乐离不开乐器，但仅仅有乐器还是远远不够的。“余音绕梁，三日不绝”只不过是对美丽的音乐的赞赏，是一种心理表现。当你听了可以“绕梁三日”的音乐后，你会想到和自己的朋友一同分享，只靠你的三寸不烂之舌去对朋友夸赞音乐有多好听肯定是不行的，更不可能把音乐家或歌唱家请到你朋友面前现场表演。这时，最好是送他一盘CD或一盒磁带。因此，音乐的传播途径、载体是非常重要的。磁带、CD、DVD在我们的日常生活中已经司空见惯了，要是没有这些储存介质，再好的音乐也不能保存下来，更不能让大多数人欣赏了。就像古代俞伯牙和钟子期的“高山流水”无论如何动听，我们也没办法听得到；“大珠小珠落玉盘”的感觉是否如此，只有白居易才知道了。有了磁带、CD、DVD，还要靠扩音机、音箱来重现音乐家的风采。现场音乐会的盛况我们已经很熟悉，但倘若没有了麦克风、扩音机、音箱等高档强劲的音响器材，现场观众也不会有什么感觉的，可能只听到起哄声和哨子声罢了。倘若在演唱会的期间停了电，那就更糟糕了。我们欣赏音乐最常用的途径是听收音机和看电视。要知道，如果没有麦克斯韦的电磁场理论和赫兹验证电磁波，以及收音机和电视机的发明，音乐还是不能像现在这样流行的。
（3）物理学对音乐的推动和发展。从最初的击打石器演奏音乐到现在数不胜数的音乐设备，从聆听泉水和鸟鸣到现代不拘一格的音乐形式，物理学功不可没。也可以这样说，音乐是伴随着物理学的发展而发展的。磁带、CD、DVD等的录制，需要物理学中电子技术、数码技术和机械技术等。Hi-Fi技术的提高肯定会促进音乐的质量，电声乐器的产生对电学提出了更高的要求。当代音乐更多的是电子音乐，从技术层面讲，电子乐是指作曲家通过电子设备制作出的各种独特的声响。与其说电子音乐是时代的产物，不如说是高科技的产物。早在上世纪20年代就发明了电子乐设备，上世纪50年代一直在实验磁带延时技术。但直到上世纪70年代，音序器和合成器变得便宜和简便时，电子乐才真正进入大众视野。同一时代，斯托克豪森对电子乐器的推广也在德国引起了实验音乐的风潮——Krautrock（德国摇滚）。诸如Can和Neu等乐队开始将合成器和磁带机带入他们的实验，但是这场风潮中最重要的乐队还是Kraftwerk。 Kraftwerk开创了在PopMusic中使用合成器的新观念，他们机器人般的、机械的、催眠般的形式极大地影响了20世纪几乎所有的电子乐。
综上所述，正如科学和艺术是不可分割的一样，物理学与音乐相互促进，相互影响，它们是相辅相成的关系，伟大艺术的美学鉴赏和伟大科学观念的理解都需要智慧。随着物理学和物理科技的进一步发展，新的音乐形式还会不断地冲击我们的视听体验，带给我们美的享受；同时人们对音乐形式要求的提高，无形中加大了科学家们对物理学研究的深度和广度，也使人们对物理学的探索更进了一步。我们只有充分认识物理学和音乐的关系才能促进物理科技的发展，才能创作出更多受公众喜爱的音乐形式，才能促进二者的共同发展。
参考文献：
[1]李砚祖.艺术与科学卷[M].北京：清华大学出版社，2005.
[2]北京大学现代科学与哲学研究中心.钱学森与现代科学技术[M].北京：人民出版社，2001.
（河南省信阳工业学校）