第四十章 數學與音樂
將郝鵬成功的吸引進入了自己的研究團隊裏面,是君信已經想好了的事情。一來郝鵬對自己幫助良多,雖然大多數都是胡教授的授意。二來郝鵬本身對數學也很有天賦,否則也不可能被身為學部委員的胡教授看重。再加上君信在與郝鵬的多次交談,對郝鵬本人的品質也很看好,所以自然而然的產生了將他拉入了自己團隊的想法。
而第二個被他看重的人,自然是數學系裡面僅次於他的,擁有著深厚的數學根基的魏東來了。所以在一次魏東來找他詢問一些問題的時候,君信也趁機將他拉入了成立的數學討論班。
「起始我答應下來參加演出是因為班長的邀請和導員的推薦,不過最近我在研究了鋼琴的數學原理之後發現了一個很有意思的事情。你說,如果我將所有的和弦表示為一種數學上的具體化的東西,比如說緯度。那麼,是不是和弦是不是可以通過具體的研究緯度的性質,從而還原成音符的具體的特徵?」
不過谷夢雪顯然對這些不感興趣,在君信旁邊只是弱弱的重複她的和-圖-書那句話:「我只想知道,演出上你究竟演奏什麼曲子。」
三個人,討論班的雛形就已經建立成功了,有魏東來這個接觸過國外的教育並與外界有著接觸和聯繫的人提供國外的最新研究進展;由郝鵬這個在國內上學和做研究的人關注國內的動態和最新的研究成果;君信則居中調度,時刻關注著最新的動態,並以自己的所學提供研究的方向。三人配合,討論組便已經初步的形成了規模。
至於其他的研究,君信暫時還沒有啟動,費馬大定理自己雖然知道證明的結果,但君信並不准備獨立證明,他希望在以自己名字命名的猜想發表之後,沉澱一段時間,系統的學習橢圓線的知識后,再開始。所以他打算最近將自己的精力投入到橢圓線的研究中,不過卻發現國內關於這方面的東西很少,沒有什麼資料可以提供參考,只能繼續在數論上進行研究。
「呵呵,等上台表演以後,你不就知道了?」君信笑而不答,確實讓谷夢雪頗為鬱悶。
「呃……」谷夢雪表示自己已
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經完全跟不上君信的節奏了。儘管這段時間他惡補了許多的數學知識,不過和面前的這位數學狂人比起來還是大有不如。「從音樂家的角度來說,現代作曲家巴托克、勛伯格、凱奇等人都對音樂與數學的結合進行大胆的實驗。希臘作曲家克賽納基斯創立『演算法音樂』,以數學方法代替音樂思維,創作過程也即演算過程,作品名稱類乎數學公式,如《S+/10-1.080262》為10件樂器而作,是1962年2月8日算出來的。馬卡黑爾發展了施托克豪森的『圖表音樂』(讀和看的音樂)的思想,以幾何圖形的輪轉方式作出『幾何音樂』。」
「實際上許多樂器的形狀和結構與各種數學概念有關。不管是弦樂器還是由空氣柱發聲的管樂器,它們的結構都反映出一條指數曲線的形狀。如果所有樂聲都可用數學式來描述,這數學式可為是簡單的周期正弦函數的和,聲音的三個性質音高、音量和音質又可在圖形上清楚地表示出來,音高與曲線https://www•hetubook•com•com的頻率有關,音量和音質分別與周期函數的振幅和形狀有關,那麼,為什麼不能用計算的方法來作曲呢?或許,相對而言,我們數學家都有計算出一首曲子的能力,這樣一來,或許將來的某一天,要是我找不到工作了,可以考慮考慮去當一名作曲家好了。」
「我從來沒有見過你談論鋼琴的事情,你真的會彈鋼琴?」
另外一方面,則是君信因為欠了輔導員一個人情,所以答應參加元旦演出的事情。後來班長通知他,學校準備了一台鋼琴可以供他演奏。
「夢雪,鋼琴就是數學,我不會鋼琴,但是會數學就完全沒有問題呀!」
君信的想法時來自於蒂莫捷科的理論,蒂莫捷科認為,和弦所存在的空間是一個奇異的、多維的空間,蒂莫捷科把它叫做「軌道摺疊」,在這裏,音符形成的鏈條像數學領域常用的麥比烏斯帶(Mobiusstrip,將一條環帶的兩個端邊拉轉180度后黏合)一樣扭曲連接。蒂莫捷科的研究證明,一個最簡單的只包含兩個音符的和弦,https://www•hetubook.com.com它的形態就是一個麥比烏斯帶;而一個包含三個音符的和弦,形態則類似稜柱;更複雜的和弦的形態就很難以我們熟知的形狀來表達了。
「從古希臘畢達哥拉斯學派到現代的宇宙學家和計算機科學家,都或多或少受到『整個宇宙即是和聲和數』觀念的影響。千百年來,研究音樂和數學的關係在西方一直是一個熱門的課題,從古希臘畢達哥拉斯學派到現代的宇宙學家和計算機科學家,都或多或少受到這一觀念的影響,開普勒、伽利略、歐拉、傅立葉、哈代等人都潛心研究過音樂與數學的關係。」
谷夢雪聽過這件事後很好奇的問過他他是怎麼會彈鋼琴的。由此君信向他展開了一場數學與音樂之間的聯繫通識課程。
「先說音樂和數學的關係吧!」君信頓了頓說道,「數學界探討音樂與數學關係的數學家數不勝數,其中最著名的兩位數學家中,一位是古希臘的畢達哥拉斯,另外一位則是鼎鼎大名的傅立葉。」
「那和你會彈奏鋼琴有什麼關係?」谷夢雪顯然對君信所說的東西是第一次聽https://m.hetubook.com.com說,所以雖然覺得很新奇,但卻攔不住對君信琴技的好奇。
「我確實不會彈鋼琴!」君信面色有點兒嚴肅地說道,「不過我卻看過傅立葉關於聲音的一系列的研究結果。這些的研究結果最終可以歸納為一種名為傅立葉變換的數學計算問題。是以任何一首歌或者一首曲子在我的眼裡都是傅立葉變換的結果呈現出來的數字而已。」
蒂莫捷科是普林斯頓大學的著名的作曲家,君信是在一次聚會上認識的這位大師,在聽過他的介紹后,了解到的這種高度建議音樂和數學的理論。並一度對此有過不少的研究,自然想到的更多。
接下來君信要做的便是完善討論組的研究方向,這個相對比較簡單。對於了解數學發展動態的君信而言,有著很多的想法,並都具備一定的操作性。如,他給郝鵬的研究就是龐加萊猜想方面的研究,而給出的方向現在是威廉·瑟斯頓教授的一些研究成果。而這些成果則是由魏東來提供,君信在一邊進行補充。而給魏東來的研究方向則選擇為數學物理方面,主要是弦論方面的數學問題研究。
「怎麼說?」