很多物理学家都是音乐“发烧友”,甚至是音乐爱好帮助他们走到了事业的巅峰。这是否说明从事物理研究与音乐有着某种联系呢?从物理的角度理解音乐,从物理的角度对音乐进行研究始于古希腊的哲学家毕达哥拉斯。后来,伽利略、牛顿、笛卡尔、惠更斯等许多物理学家都对音乐与物理的关系有一定的研究。伽利略是一位物理学巨匠,同时也是一个很有天赋的音乐家。
在比萨大学学医期间,一次他在比萨教堂做礼拜的时候,注意到教堂屋顶悬挂着一盏摇摆不定的吊灯。他利用脉搏的跳动和自己擅长的音乐节拍,得出了摆的等时性。此外,伽利略受到他可熟练演奏的鲁特琴的启发,做出斜面实验,从而发现了“落体定律”。家喻户晓的英国科学家牛顿建立了经典物理学的理论大厦,牛顿对音乐的爱好可以从他经常带在身边的一架提琴看出。1665年,牛顿进行了有关音高、音阶和音律的研究,并留有10页手稿。
尤其值得一提的是,牛顿最早提出了音乐和颜色的联觉理论。牛顿曾用三棱镜对阳光做色散实验,证明阳光是由红橙黄绿青蓝紫7种色光组成,同时牛顿还对“七音”与“七色”之间奥妙的对应关系进行过有趣的探索,认定音阶中7个音和可见光谱中7种颜色可以对应起来。牛顿关于音乐和颜色的联觉理论发表后,有人据此曾设计制造了各种色彩乐器,开始是视觉大键琴,后来又有色彩钢琴和色彩风琴。
20世纪70年代,科学家还将激光技术应用在色彩音乐上,这都说明音乐和颜色的确有一定的内在联系。20世纪最著名的物理学家非爱因斯坦莫属。爱因斯坦从6岁上小学起,就在音乐老师的指导下开始学习小提琴,他甚至梦想成为一名小提琴演奏员。后来,爱因斯坦虽然放弃了这一美好的理想,但他总是把小提琴带在身边,几乎形影不离。
爱因斯坦喜欢巴赫、舒伯特、勃拉姆斯的乐曲,从古典音乐中他体验到和谐之美,感受到大自然的和谐与物理理论的和谐是相通的。爱因斯坦认为音乐是创造新理论的催化剂,他在研究“相对论”的时候,每当遇到困难时就拿起小提琴,一遍一遍地演奏乐曲,用音乐来启迪灵感。爱因斯坦的朋友、音乐家铃木先生说:“音乐启发人的想象力,音乐启发了爱因斯坦对宇宙的观察,进而发表了著名的‘相对论’。”
说到爱因斯坦与音乐的故事,就不能不提量子力学创始人普朗克。普朗克不仅是爱因斯坦科学事业上的同事和朋友,更是爱因斯坦音乐爱好的知音。普朗克挚爱音乐,小时候就表现出出众的音乐才能,钢琴和手风琴都弹得很好。1874年在选择大学专业的时候,普朗克就在音乐、语言文学和自然科学之间徘徊过。
普朗克曾就自己应该选择什么专业,向慕尼黑大学教授诺利征求意见,而教授认为物理学已接近完美,没有再研究的余地,劝他不要从事物理研究。幸好普朗克没有听从诺利的劝告,不过令他自己也没料到的是,正是他的研究成果打破了19世纪下半叶物理学理论研究上的沉寂状态。在柏林科学院,爱因斯坦和普朗克常常一起合作演奏。在两位物理学家心中,科学之美和艺术之美是相通的。
在科学上,他们共同描绘了物理学的壮丽图景,在音乐上,他们也能共同演奏扣人心弦的乐章。物理学试图揭示自然现象背后未知的规律,要运用逻辑思维和数学语言进行研究;而音乐是揭示人类感情中未知的内容,从事音乐活动则主要是运用形象思维和艺术语言。这两种思维方式好像是风马牛不相及,可是它们却神奇地统一在一些物理学家身上。
爱因斯坦认为:音乐和物理学领域中的研究工作在起源上是不同的,可是被共同的目的联系着,它们都表达了人类对未知事物的渴求。它们反映的方式是不同的,可是它们互相补充着。爱因斯坦曾说:“世界可以由音乐的音符组成,也可以由数学公式组成。”其实物理学研究不仅是理智的,也是需要情感的,在某些情况下情感的因素显得尤其重要。