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“声音?不就是耳朵听到的声音吗?有什么好说的?”沈德问道。
沈方知道这个时代的人根本无法深入思考声音产生的原因,便直接说道,“声音的本质是物体的振动。人之所以能听到声音,是因为物体振动后,引起空气的振动。大家现在应该知道空气中有各种分子,这些分子会因物体振动,在声音的传播方向发生波动,最后使耳朵内部的耳膜发生振动,使人听到声音。”
“因为所有物体的振动都会发出声音,所以耳朵听到的是各种嘈杂的声音。在这些噪音中,有一些特殊的声音,我们称之为乐音。”
“五弟,有哪些乐音,你知道吗?”
“宫商角徵羽!”沈德朗声回答道。
“那这些声音是怎么确定的?”
沈德沉默了。
“通过三分损益法。”沈括说道。
“商角徵羽,四音是根据宫音通过损益方法确定的。但宫这个原始音如何确定?”
“此音本来如此!”
“宫此音,古今中外无数乐师都把同样的音高认做是宫音,这确实是一种巧合,看来人类对美好的声音有相同的感知。”沈方点头道,“乐音也是物体的振动,振动频率越快,音越高。以古琴为例,相同的材质弦越长,频率越慢,音越低;弦越短,频率越快,音越高。假设在一把古琴之上,拨动此弦,其声音频率是100,那么当它的弦长减少为一半时,它的频率将变成200,这时拨动频率为100的弦,频率为200、400、800的弦会发生共振。很显然,每一个频率,都会有这种翻倍的频率组合,但只有频率为261.6的声音才是乐师们共同认定的标准的宫音。”
“频率261.6至可以与之发生共鸣的523.2之间称之为一个八度。宫商角徵羽就是此八度中间的五个标准的声音。乐师们在长期的实践中,发现频率之比为2比1,3比2,4比3时,不同的乐音组合弹奏起来更加悦耳。2比1就不必说了,一个八度,可以形成共鸣。那么为什么3比2,4比3更加悦耳呢?这是由频率的性质所决定的。”
“昌国技术学院曾经有一节课是关于钟摆规律的,我只说出结论。钟摆的快慢和钟摆的重量、幅度无关,只和钟摆的长短有关,频率有同样的规律。”沈方在黑板上面画了一个正弦波的图形,“大家看上面这个图形,这个图形模拟钟摆的一次摆动,同时也模拟了声音的一次振动。所谓频率为261.6,就是指在一秒钟以内振动了261.6次。很明显,波长越长,频率越低,波长越短,频率越高。”
“根据这个特性,我们在黑板上的这个频率内部,画比这个频率高一倍的频率波形,可以清楚地看到频率在横线上有重合的部分。而比这个频率高2分之一的波形,就是现在这个,原频率有一次波峰、一次波谷,而新频率有两次波峰、一次波谷,频率在横线上也有重合的部分。比这个频率高3分之一的波形,就是这个,原频率有两次波峰、一次波谷,而新频率有两次波峰、两次波谷,频率在横线上也有重合的部分。”沈方一边在黑板上画图形,一边讲解。
“当然5比4、6比5也可以画出这样的图形,但在实际实用中,有3比2、4比3的规律就足够用了。”