闪电会“唱”《新年好》

公路能“奏”《欢乐颂》

不相信吗？

本期“巾帼科普公开课”特邀

北京交通大学物理国家级实验教学示范中心副教授

陈征

为青少年带来

《五音六律里的科学》主题讲座

陈征用

通俗幽默的语言

上了一场生动有趣的

音乐物理课

听五音六律，学物理知识

课程一开始，陈征科普了什么是“五音六律”：

所谓“五音”，指的是中国古乐基本音阶，即宫、商、角（jué）、徵（zhǐ）、羽，相当于Do、Re、Mi、Sol、La；

所谓“六律”，指的是中国古代十二音律中的六个阳律，即黄钟、太簇、姑冼、蕤（ruí）宾、夷则、无射（yì）

五音六律，现在一般泛指音乐。

那么，音乐的背后，隐藏着哪些科学知识呢？

陈征拿出一个特斯拉线圈，将其连上手机后，它便一边放着高压闪电，一边“唱”起了《新年好》；随后，他又播放了一段视频，一辆行驶的汽车，轮胎竟然发出《欢乐颂》的旋律。

为什么会这样呢？成功调动起学生的好奇心后，陈征没有马上揭秘答案，他开始从声音的基本常识讲起——

听觉的物理部分：

由声源的振动产生，在空气、水、钢铁等弹性介质中传播的机械波。

听觉的生理部分：

并不是所有传入耳朵的振动都能引起听觉。

一般认为人类能听到的振动频率在20-20000赫兹之间；低于20赫兹的称为“次声”，

高于20000赫兹的称为“超声”。

不过，大多数人的听觉范围，是达不到20-20000赫兹这个范围的。

陈征拿出手机，通过音频信号发声器软件，给现场学生“测听力”，最高只能听到大约17000赫兹的频率。

锅、碗、杯、盘、水管子……

万物皆可成乐器

无论是音律的制定，还是乐器的制作，科学始终贯穿其中。

早在春秋时期，《管子》中就记载了利用“三分损益法”来定“五音”，分“六律”。陈征用一根塑料水管，详细演示了“三分损益法”——

先确定一段管子为基本音“宫”；

然后，将宫管截掉三分之一，就叫做“三分损一”，这时管子发出的声音，就是“徵”；

接着，将徵管分成三份，再加上一份，这就是“三分益一”，这时管子产生的声音，就是“商”；

再将商管“三分损一”，也就是截掉三分之一，发出的声音就是“羽”；

羽管再“三分益一”，发出的声音就是“角”。

如果将这根水管不断进行“三分损益”，便能得到不同频率的声音。

了解了音乐背后的数学、物理知识，锅、碗、杯、盘、水管子……万物皆可成乐器。陈征拿出一个利用“三分损益法”自制的排箫，在现场为同学们轻轻吹奏了一曲《沧海一声笑》。

闪电“唱歌”、公路“奏乐”

大揭秘

课程的最后，陈征揭示了闪电“唱歌”、公路“奏乐”的秘密——

让闪电“唱歌”：

在固态特斯拉线圈的基础上，加了一个灭弧器，让特斯拉线圈不再连续通电，而是以一定的频率间歇通电，每一次通电形成闪电时，都会发出“啪”的一声响，通过调节通电的频率，就可以控制“啪啪啪”的频率，以“啪”出音阶来。

用公路“奏乐”：

在公路上设置不同间距的槽，让车辆在以一定速度通过的时候，和路面产生一定频率的碰撞摩擦，从而发出所需要音调的声音。

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