音乐中的数学有哪些?

古今中外,人人都爱音乐。在中国古代,孔子将音乐视为“六艺”之一,并规定他的所有学生都必须掌握音乐。很多数学家也非常喜欢音乐,大数学家欧拉甚至发表了用数学研究音乐的论文。只是这篇论文对数学家来说太音乐化了,对音乐家来说太数学化了。以至于大家都不容易理解。

1978年,湖北随州擂鼓墩曾侯乙墓出土一套***65钟,称为“曾侯乙钟”。这件埋藏在地下2400多年的古乐器,总重量超过5吨,音域五个8度。其音阶结构与现代c大调相同,十二个半音完整。这套编钟可以用来演奏古今中外的各种音乐,被外国人称为“世界第八大奇迹”。

过去,西方一直认为中国的七音音阶形成晚于希腊,而中国的七音音阶是“舶来品”,因为中国古代音乐主要使用五音音阶(“宫、上、角、正、于”,即只有“1、2、3、5、6”有五个音,而“4、7”有偏。)

事实上,在《周渔》中,记载了十二声调的专名:黄钟、鲁大、太丛、甲钟、古曦、钟路、严斌、林忠、一泽、南路、五社、仲英、半黄钟...而这些音调可以通过“三分得失法”找到,比希腊的毕达哥拉斯更好。这说明中国很早就发明了七音音阶。

钟用事实证明了中国古代音乐理论的发展水平极高,也证明了中国古代音乐法与西方音乐法是相互独立发展的。

既然是独立发展起来的,为什么不像独立发展起来的语言那样千差万别,而是如此接近,以至于2400年前的中国乐器可以毫无困难地演奏现代西方音乐?这和乐音的数学特性有关。

声音是由振动产生的,振动的频率(每秒振动的次数)决定了声音的大小。两个相差8度的音(比如钢琴上的“C1”和“C2”或者唱的“1’和“我”)是和谐的,任何时候都不例外。

1834年,物理学家规定G1=440 =每秒440次,后来被定为国际标准音。西方首创的键盘乐器(如钢琴,全套音包括七个白键,五个黑键***12音调高低不同,按降序排列如下:

……C、C、D、D、E、F、F、G、G、A、A、B、C、C、d……

在这个序列中,任何音调的音频都等于其前一个音调的音频乘以一个常数q .(并且波长除以q)如果“C”的音频是n,则“C”的音频是2n,所以

这给出了每个音调的音频与“C”的音频的比率表:

这个规律很容易被转移,任何声音如“1”都可以很容易被转移。这就是十二平均律,中国明代的朱载堉首先提出,西欧的巴赫首先在实践中使用,键盘音乐就是以十二平均律为基础的。

中国古代计算弦长的依据是“三分得失法”。从上表可以知道c的五点得失。

两个波长,这样两个声音也很相似,很和谐。(仅次于八度)用这个“d”音。“D”音频的一米就是“D”音。“D”的音频的1.5倍为“A”音,依次计算得到12音的音频倍数表:

(对应的波长比为C ∶ D ∶ E ∶ G ∶ A = 81 ∶ 72 ∶ 64 ∶ 54 ∶ 48)。

这种旋律听起来很优雅,但它的变调较差。我国的琵琶、笙、笛、箫,多以“三分盈亏法”制作。

注意两者差别不大,人耳很难分辨清楚。所以用中国的乐器演奏西方音乐并不难。

可见中国文化的确博大精深。