國歌里的數學秘密

fans news 發佈 2021-11-26T15:53:38+00:00

音樂是一門藝術,而數學是一門科學。人們一般認為,藝術與科學似乎有著涇渭分明的界限,又像兩條平行但不相交的直線。

張誠單位:南通大學藝術學院

音樂是一門藝術,而數學是一門科學。人們一般認為,藝術與科學似乎有著涇渭分明的界限,又像兩條平行但不相交的直線。但實際上,藝術與科學有著密不可分的聯繫。正如法國文學家福樓拜所言:「藝術和科學總在山頂重逢。」

在文藝復興時期,達·文西就發現了科學與藝術之間的密切聯繫。他對焦點透視、解剖學、力學等領域的研究,不僅應用到藝術創作中,對後來的藝術家產生了深遠影響,也在一定程度上推動了科學的發展。

正如藝術與科學關係密切一樣,音樂與數學其實也有著密不可分的聯繫。愛因斯坦曾說,這個世界是由音樂的音符組成的,也是由數學公式組成的。音符加數學公式,就是真正完整的世界。

在我國春秋時期,音樂上有個著名的「三分損益法」。以「宮」為基本音,「宮」經過一次「損」,頻率變為原來的3/2,得到「徵」;「徵」經過一次「益」,頻率變為原來的3/4,得到「商」。如此依次損益交替,獲得了「宮、徵、商、羽、角」五個音階。「宮、商、角」的頻率成等比數列。

據說,在2500多年前,古希臘哲學家和數學家畢達哥拉斯就在鐵匠悅耳的打鐵聲中,發現了數學中大名鼎鼎的黃金比例(黃金分割)。所謂黃金比例,即把一條線段分割為兩部分,使其中一部分與全長之比等於另一部分與這部分之比,其比值的近似值是0.618。

人們發現,0.618是一個十分有趣的數字。建築師們對這個數字似乎特別偏愛,世界上最有名的建築物,如古埃及的金字塔、古希臘的帕特農神殿、印度泰姬陵、中國故宮、法國巴黎聖母院等建築中,都能找到這個比例;繪畫、雕塑、音樂等方面的藝術家也十分喜歡這個比例。人們研究發現,達·文西的作品《蒙娜麗莎的微笑》、美神維納斯的斷臂雕像、作曲家貝多芬的《鋼琴奏鳴曲》第一樂章等,裡面也都藏著這個比例。

「然而,誰又曾知道,0.618早就『冒著敵人的炮火』在我國抗日戰爭中衝鋒陷陣過?」30多年前,武漢音樂學院教授童忠良通過仔細研究,發現了聶耳的《義勇軍進行曲》曲譜中居然也隱藏著黃金比例。他寫成了《論〈義勇軍進行曲〉的數列結構》。在文中,他主要以黃金分割的原則來分析這首「不規則的結構」的歌曲:「歌曲的全部曲式段落,幾乎都是那麼準確地嚴格按0.618所劃分」。文章認為,以黃金分割為依據所劃分的曲式,實質上就是一種與方整性對稱結構並列的長短型數列結構。「正如詩詞中存在著律詩的方整句與詞曲的長短句一樣,在音樂中,也同樣存在著『方整性對稱結構』與『長短型數列結構』兩種不同的體制。」

從內容和結構來看,《義勇軍進行曲》可以分為兩個段落,前一段是「起來!不願做奴隸的人們!把我們的血肉,築成我們新的長城!中華民族到了最危險的時候,每個人被迫著發出最後的吼聲。」後一段是「起來!起來!起來!我們萬眾一心,冒著敵人的炮火前進!冒著敵人的炮火前進!前進!前進!進!」

整個歌曲連同前奏一起,總共有37小節,按照黃金分割法,其分割點是22.8小節處,這個地方正是歌曲兩個段落的劃分處。第22.8小節是「最後的吼聲」的句逗處,從這裡開始了「起來!起來!起來」的變化再現段落。也許有人會問,兩個段落的界限為什麼不在22小節或23小節,卻恰巧是22.8小節呢?看看歌詞就清楚了,前句歌詞末尾的「聲」,與後句歌詞開頭的「起」,同處於23小節之中,「聲」的延長時值是一拍半,這個半拍就落在23小節之中,也就是說這個「聲」結束在22.75處,四捨五入約22.8。曲式的進程與歌詞的內容精妙地貼在一起。

更精妙的是——

在歌曲的前一段(即22.8小節)中,按照黃金分割法,這一段的黃金分割點是14.05小節,正是歌曲的第一、二樂句(起來!不願做奴隸的人們!把我們的血肉,築成我們新的長城!)與第三、四樂句(把我們的血肉,築成我們新的長城!)的劃分處。在歌曲的後一段(即從22.8小節至曲終),這一段共14小節,按黃金分割,長的部分(即「中華民族到了最危險的時候」)是8.7小節;短的部分(即「每個人被迫著發出最後的吼聲」)是5.5小節。

在歌曲的後一段中,進行黃金分割,長的部分(即「起來!起來!起來!我們萬眾一心,冒著敵人的炮火前進!」)為8小節;短的部分(從「冒著……」至終)為5小節。

童忠良認為,聶耳譜寫的這首歌曲,從整體來看,運用了黃金分割;從局部來看,也運用了黃金分割,其藝術匠心,其創作才華,其推敲布局,不得不令人拍案叫絕。

也許有人會說,聶耳寫《義勇軍進行曲》時也許沒有想到這些黃金分割,這是不是一種巧合,或者是不是音樂評論家的一種分析。童忠良認為,這不是巧合,更不是無稽的分析。我們只需分析一下聶耳的其他歌曲就清楚了:《開路先鋒》,連同前奏一起,共108小節,整體黃金點為66小節,正好落在第一段的結束與第二段的開始處;《告別南洋》,共74小節,整體黃金點為45小節,為第二段與第三段的分界處;《饑寒交迫之歌》,基本曲調共29小節,整體黃金點為18小節,正好是前四句與帶再現因素的後兩句的分界處;《鐵蹄下的歌女》,共27小節,整體黃金點為16小節,是第二段與第三段的分界處;聶耳編曲的《金蛇狂舞》,全曲共103小節,整體黃金點為64小節,正好落在全曲的再現處……這足以說明,在音樂中運用黃金分割展示音樂魅力,並不是聶耳偶一為之的巧合,而是他作為音樂藝術大師的匠心獨運。

《光明日報》( 2021年11月26日16版)

來源: 光明網-《光明日報》

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