音乐与天文学 – 星明天文台

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作者|刘少华

审核|郑成卓

编辑|席宇博

你是否曾想过音乐与天文学的交叉会碰撞出怎样的火花呢？如果你觉得这两个领域看似毫无关系，只是因为我们很少关注这个有趣的交集。今天小星就来讲述一下这个独特领域的故事。

天体运动是否可以与音乐产生一些奇妙的关联？其实在几千年前，就有人思考过这个问题，并提出了天体音乐或天体和谐等古老的哲学概念。如把太阳、月亮和行星的运动作为一种音乐的形式，虽然这种音乐是无法听到的，但却存在某种谐波，能引起数学或宗教上的共鸣。古希腊数学家毕达哥拉斯已经注意到，音乐与天文学的分离只是表面现象。他发现音符的音高与产生音符的琴弦长度成反比，并且谐音频率之间的间隔形成简单的数值比，这与太阳、月亮和行星在轨道上旋转而发出独特的嗡嗡声非常相似，这种嗡嗡声便是人耳无法察觉的天体声音。因此早在古希腊时期就已出现了音乐宇宙等观点。

毕达哥拉斯（J. Augustus Knapp绘制）

音乐和天文学之间的有趣联系也激发了两千年后德国天文学家开普勒的想象力。他在1597年出版的《宇宙的神秘》（Mysterium Cosmographicum）一书中，试图使数据和他认为与音乐有关的宇宙的真实性质一致。1619年，开普勒出版了《世界的和谐》（Harmonices Mundi），进一步扩展了《宇宙的神秘》中介绍的概念，认为音乐的音程和和声可描述月球和当时六个已知行星的运动。他认为这种和谐虽然听不见，但可被灵魂感知。他将行星的运动与音乐进行类比，具有较高偏心率的行星在速度上也会有较大的变化，所以会产生更多的“音符”，那么是否可以通过这些音符将月球和行星的运动以音乐的形式表示出来呢？

开普勒（图片来源于维基百科）

在《世界的和谐》中，开普勒讨论了音乐的音高或音阶，各种和谐、大调和小调，水星有最高的音调，而土星则是低音，俨然一曲天体的音乐，听起来轻灵缥缈。下面就让我们欣赏一下开普勒谱写的《天球的音乐》［这7段音乐均从行星（或月球）的远日点（或远地点）开始，到近日点（或近地点），最后再回到远日点（或远地点）］：

水星

金星

地球

火星

木星

土星

月球

“音乐是运动中的连续，天文学是运动中的离散”。如今天文学家和艺术家找到了两者之间更多的联系，如红巨星的脉动、大质量恒星的磁场和恒星风等，已有越来越多的人开始尝试使用音乐这种方式来表达宇宙的规律并用于科学传播。例如，去年底钱德拉X射线中心的天文学家，就将子弹星系团、蟹状星云和SN1987 A的经典影像转化为音乐，就让我们在它们的美妙旋律中结束本文叭：

子弹星系团

蟹状星云

SN 1987A

参考资料

1. José A. Caballero，S. González Sánchez，I. Caballero,Music and Astronomy，Highlights of Spanish Astrophysics V. Astrophysics and Space Science Proceedings. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-11250-8_170

2.Musica universalis，wikipedia，https://en.wikipedia.iwiki.eu.org/wiki/Musica_universalis

3.陈静，天体的音乐——读开普勒《世界的和谐》，科学网，http://blog.sciencenet.cn/blog-277877-466335.html

4.萧耐园，宇宙本和谐行星动有序——纪念开普勒《宇宙的和谐》发表400周年，天文爱好者，2019(8):84-88

5.希瑟·库珀、奈杰尔·享贝斯特著，萧耐园译，图解天文学史，湖南科学技术出版社，2010

6. Data Sonification: A New Cosmic Triad of Sound，NASA，

https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/data-sonification-a-new-cosmic-triad-of-sound.html

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