長笛:物理學(xué)家的笛子能變調(diào)

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    長笛:物理學(xué)家的笛子能變
     隨著對樂器和物理學(xué)研究的深入,武際可越發(fā)感到自制笛子的樂趣。
    衣柜上揳著個釘子,上邊掛著根又粗又長的鋼管。武際可摘下鋼管,卸下一端的橡膠堵頭,便倒出了好多根直徑漸細(xì)的管子。這時才能看出,每個管子上都有一排整齊的孔洞—這都是他自制的笛子。
    退休前,武際可是北京大學(xué)物理系的力學(xué)教授?,F(xiàn)在,他的業(yè)余生活主要是與器樂和科學(xué)網(wǎng)博客為伴,以此會友,樂此不疲。
     自制實驗用笛
     武際可說,他們小時候的學(xué)習(xí)壓力小,也沒有電腦、手機(jī)玩,所以很多朋友對音樂、美術(shù)感興趣。直到上了大學(xué),他和舍友們的娛樂方式還是合奏樂器:你拉二胡,我吹長號,他彈吉他。想來頗有交響樂的氣氛。武際可笑道:“我們都是業(yè)余地玩,自娛自樂?!?BR>     既然有這么多樂器可選擇,武際可為什么還要“自制”笛子呢?那還要從上世紀(jì)90年代他在北大物理系任教時說起。那時,他是《力學(xué)實踐》雜志的主編,在和學(xué)生交流的時候,他發(fā)現(xiàn)學(xué)生根本不去看雜志,因為看不懂,沒意思。
     武際可沒有責(zé)怪學(xué)生,他也覺得有些學(xué)術(shù)論文的風(fēng)格不好,喜歡把一個簡單的問題用陌生的名詞、繞圈的邏輯復(fù)雜化。較受歡迎的是他的同事寫的邊欄—物理科普《野渡無人舟自橫》這樣的文章,文中講解了小舟靜止在水上時的確是橫置的現(xiàn)象和原理。隨后,武際可也決定寫有趣的科普文章,選題是他一直喜歡和熟悉的笛子。
     聲學(xué)原理、孔距公式,用物理知識講解笛子原理,對武際可來說是小菜一碟。但在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠嬎氵^程中,武際可發(fā)現(xiàn)孔周的氣流也會參與震動,有些數(shù)據(jù)難以計算,不能機(jī)械推導(dǎo),他想到了檢驗真理的方法:實踐。于是,他去市場找了一些便宜的建材下腳料,比如廢鋼管、塑料管,然后用電鉆打孔,拿自己制作的笛子來實驗,最終得到了確切的公式?!斑@樣再發(fā)文章的時候,我就踏實多了?!蔽潆H可說。
     隨著對樂器和物理學(xué)研究的深入,武際可越發(fā)感到自制笛子的樂趣。相關(guān)文章也被收錄到了北京大學(xué)出版社1997年出版的《身邊的力學(xué)》中。
     “差”一根手指如何變調(diào)
     笛子玩久了,武際可想得也更多。通常情況下,笛子的筒音so(把孔全按?。┑囊舾?,就決定了這根笛子的“調(diào)”。笛子沒有升降半音的裝置,也就無法變調(diào)。武際可拿起兩根笛子,放在嘴邊比劃:“有的笛子演奏家為了在演奏中變調(diào),還得學(xué)一門技術(shù):迅速換笛子。”
     大多數(shù)人都習(xí)慣了笛子就是“定調(diào)”的,武際可仍然希望能隨時拿出一根笛子,就可與電視中正在播放的各調(diào)樂曲合奏。他由最基礎(chǔ)的地方想起:一個八度內(nèi)有12個音高?!?2音高”的設(shè)計,普遍表現(xiàn)在西洋樂器中:鋼琴的7個白鍵和5個黑鍵;西洋長笛通過內(nèi)部復(fù)雜的杠桿裝置,每八度也涵蓋了12個音。所以長笛的造價不菲,好一點(diǎn)的要上萬元。普通的6孔笛,在一個八度內(nèi)只有7個音。武際可開玩笑道:“如果我們有11個手指頭,就能演奏有12個音高的笛子了,那就可以變調(diào)了。”
     雖然“差”了一根指頭,武際可也覺得,用10根手指控制11個音,也總比6孔7音要好多了。為了更加精準(zhǔn)地測算音高,武際可還自備了音調(diào)校準(zhǔn)器,最終變調(diào)笛子制作成功。10孔笛的演奏難度當(dāng)然比6孔笛要大,武際可說:“我年近80都能越練越好,年輕人更心靈手巧,沒問題。”
     期待專業(yè)的“應(yīng)和者”
     說起音樂與物理的關(guān)系,武際可說:“它們二者的關(guān)系很近,都與聲學(xué)相關(guān)。很多物理學(xué)家也喜歡樂器,愛因斯坦拉小提琴,普朗克彈鋼琴,水平都非常高。”此外,武際可也有無奈的地方,“一些器樂制造的專業(yè)書籍竟然說,不同的材質(zhì)對于笛子是有影響的:金的比銀的好,竹子的比塑料的好。其實氣鳴樂器的發(fā)聲,主要跟空氣柱相關(guān),與材料無關(guān)。有些金屬的笛子賣得貴,是因為那個金屬本來就貴”。
     “我覺得我們現(xiàn)在的人,應(yīng)該多懂一些自己專業(yè)領(lǐng)域外的知識。”武際可從小喜歡音樂,后來制作笛子,現(xiàn)在他也拉小提琴、欣賞書畫。他從來不覺得這些愛好是無用的,或是會拖累主業(yè),“具備的知識越廣泛,看待問題的眼光就越不一樣。才不會犯那種"材料影響笛子"的錯誤?!?BR>     現(xiàn)在很多人缺失業(yè)余愛好,武際可說:“單一的專業(yè)培養(yǎng)能出學(xué)者,但不會出大師。像《教我如何不想他》的曲作者趙元任,同時也是數(shù)學(xué)家、語言學(xué)家、哲學(xué)家。他幾方面的素養(yǎng)相輔相成?!?BR>     回到笛子的事兒上,能夠自制變調(diào)笛子,與武際可是一名物理教授也很有關(guān)系:他熟知聲學(xué)原理,并善于思考,樂于動手。雖然制作成功了,他還是有個遺憾的地方:“我制作笛子的博文,點(diǎn)擊率也過萬了,聯(lián)系我探討問題的朋友也不少,但也都是業(yè)余的。我覺得我用聲學(xué)公式和實驗原理寫的東西,應(yīng)該會更受專業(yè)人士的關(guān)注,但是至今沒有音樂系的、制造笛子的、同樣搞物理的人來跟我一起交流。傳統(tǒng)工藝當(dāng)然有它的優(yōu)勢,但我希望這些東西也能融入進(jìn)現(xiàn)代的元素?!?