Μουσική
ονομάζεται επίσης και το σύνολο ήχων από το οποίο απαρτίζεται ένα μουσικό
κομμάτι.
Μουσική είναι το είδος τέχνης που συνίσταται
σε κατάλληλο συνδυασμό ήχων, έτσι ώστε το σύνολο να έχει μελωδία, ρυθμό και
αρμονία, καθώς και το σχετικό δημιούργημα.
(Λεξικό της κοινής νεοελληνικής)
Μουσική
είναι μία από τις καλές τέχνες που ασχολείται με το συνδυασμό ήχων με σκοπό την
ομορφιά της μορφής και της έκφρασης της σκέψης ή συναισθήματος.
Καθολικό Λεξικό της Οξφόρδης (Oxford Universal Dictionary)
Η
τέχνη της Μουσικής και η επιστήμη της Φυσικής έχουν σχέση αμφίδρομη.
Η παραγωγή της μουσικής στηρίζεται σε έννοιες
και νόμους της φυσικής και η φυσική μπορεί να γίνει μουσική.
Πεδία
μελέτης της Φυσικής είναι τα χαρακτηριστικά του ήχου ( ύψος, ένταση, χροιά,
χρονική διάρκεια, η επαλληλία και ο ρυθμός των ήχων καθώς και τα φυσικά και
τεχνητά χαρακτηριστικά των μουσικών οργάνων με τα οποία παράγεται η Μουσική (
στάσιμα κύματα στη χορδή μιας κιθάρας).
Ιδιαίτερος
κλάδος της φυσικής είναι η Ακουστική και σήμερα αν συνδυαστεί με τη Μουσική
Τεχνολογία και την πληροφορική, διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην παραγωγή
και διάχυση της μουσικής.
Οι
μουσικοί ήχοι που ακούμε είναι «κύματα πίεσης» που παράγονται στα διάφορα
μουσικά όργανα και διαδίδονται στον αέρα. Τα κύματα πίεσης δημιουργούνται όταν
κάποιο σώμα κινείται παλμικά (ταλαντώνεται) και συμπιέζει / αποσυμπιέζει τον
αέρα στην περιοχή του. Στα έγχορδα όργανα ( κιθάρα, βιολί, πιάνο), το σώμα που κινείται παλμικά
είναι μια χορδή. Στα πνευστά όργανα (τρομπέτα,
κλαρίνο, φλάουτο), το σώμα που κινείται παλμικά είναι μια στήλη αέρα ενώ
στα κρουστά (τύμπανα) το σώμα που κινείται παλμικά είναι η μεμβράνη.
Από
την άλλη πλευρά, η φύση είναι γεμάτη ήχους, όπως του ανέμου, των υδάτων, των
πουλιών, των ζώων και των ανθρώπων, των σεισμών, των κατολισθήσεων, των κλαδιών
καθώς καίγονται κ.ά. Ήχους τους οποίους συλλαμβάνουμε με διατάξεις που η Φυσική
ανέπτυξε και μπορούμε στη συνέχεια να τους μελετούμε και να τους αξιοποιούμε.
Εκτός
από αυτούς τους ήχους, υπάρχουν και οι «ψευδείς ήχοι», δηλαδή οι ταλαντώσεις
άλλων φυσικών μεγεθών στη Γη και το Διάστημα, όπως οι περιστροφές των αστέρων
νετρονίων, τις οποίες μπορούμε να τις μετατρέψουμε σε ήχους και να τις αξιοποιήσουμε
σε μουσικές συνθέσεις.
Άλλες περιπτώσεις συνάντησης Φυσικής και Μουσικής έχουμε:
- Στην αρμονία και τη μουσική των ουράνιων σφαιρών
Πρόκειται
για μια θεωρία που αποδίδεται ότι διατυπώθηκε από τον φιλόσοφο, μαθηματικό και
θεωρητικό της μουσικής, Πυθαγόρα τον Σάμιο (572 – 490 μ. Χ.), ιδρυτή της
Πυθαγόρειας φιλοσοφικής σχολής. Για τον Πυθαγόρα και τους υποστηρικτές του,
τους πυθαγόρειους, το μυστικό της μουσικής και της κοσμικής αρμονίας κρύβεται
στις σχέσεις των τεσσάρων πρώτων φυσικών αριθμών 1, 2, 3, 4.
Το άθροισμά τους (1+2+3+4) δίνει τον αριθμό 10 (τέλειος αριθμός). Θεωρώντας ότι οι αριθμοί σχετίζονται με τα γεωμετρικά σχήματα, δημιούργησαν την «τετρακτύ», το σχήμα της οποίας (βλέπε επόμενη εικόνα), περιέχει τις διάφορες σχέσεις μεταξύ των τεσσάρων πρώτων αριθμών, όπως είναι οι αναλογίες (2:1), (3:2), (4:3),(3:1), (4:1) που εκφράζουν όλες τις μουσικές συμφωνίες. Από αυτούς τους λόγους, η σχέση (2:1) αποτελεί τη δια πασών συμφωνία (διάστημα οκτάβας).
Η
μουσική θεωρούνταν ως η εικόνα της ουράνιας αρμονίας. Οι αρμονικές σχέσεις των
αριθμών μεταφέρονταν στους πλανήτες. Οι πλανήτες καθώς περιστρέφονται παράγουν
διάφορους μουσικούς ήχους, που
ονομάστηκαν «αρμονία των σφαιρών», που δεν τους ακούμε. «Εστίν ουν η ουσία των πραγμάτων αρμονία
και αριθμός σφαιρών στρεφομένων».
Ο Πυθαγόρας θεωρείται ακόμα ότι ανακάλυψε τη σχέση ανάμεσα στο μήκος των χορδών και το τονικό ύψος που δίνουν, φτιάχνοντας ένα έγχορδο όργανο, το "Μονόχορδο" που αποτελούνταν από ένα μακρόστενο ηχείο, μία χορδή που τεντωνόταν πάνω από ένα διαβαθμισμένο κανόνα και ένα μετακινούμενο καβαλάρη (που επέτρεπε τη διαίρεση του μήκους της χορδής σε διάφορες μετρήσιμες αναλογίες).
Στην παραπάνω εικόνα, που είναι μεσαιωνική ξυλογραφία από το βιβλίο "Theorica Musicae" δηλαδή "Θεωρία Μουσικής" του Franchino Gaffurio (1492), απεικονίζεται ο Πυθαγόρας να πειραματίζεται: με τον ήχο των σφυριών (σύμφωνα
με το μύθο), σε «Πυθαγόρειο κούρδισμα» με τις καμπάνες, με το μονόχορδο και με
μουσικούς σωλήνες παρέα με τον Φιλόλαο.
- Στη Μουσική των ηχητικών μαζών από τον Ιάνη Ξενάκη
Ο
Ιάννης Ξενάκης ( 1922 – 2001) ήταν ένας
από τους σημαντικότερους Έλληνες συνθέτες και αρχιτέκτονες του 20ού αιώνα,
διεθνώς γνωστός ως "Iannis Xenakis".
Βασική
ιδέα της μουσικής του είναι ο μετασχηματισμός των διαφόρων μαθηματικών σχέσεων
που εκφράζουν το σύμπαν σε μουσικούς ήχους, χρησιμοποιώντας σειρά εργαλείων,
όπως η Θεωρία των Συνόλων, η Θεωρία των Πιθανοτήτων, η Θερμοδυναμική, η Χρυσή
Τομή και η ακολουθία Φιμπονάτσι. Προσπάθησε να εφαρμόσει στη μουσική τους
φυσικούς νόμους που διέπουν διάφορα φαινόμενα, όπως το θρόισμα των φύλλων ενός
δέντρου, την οχλοβοή μιας διαδήλωσης, το τερέτισμα των τζιτζικιών κ.ά.,
δημιουργώντας μια μουσική κινούμενων "ηχητικών μαζών",
"συμπάντων" ή "γαλαξιών". Το πρώτο έργο που σηματοδοτεί την
πρωτοποριακή αυτή κατεύθυνση, που θα ονομάσει αργότερα "στοχαστική
μουσική", είναι οι Μεταστάσεις (1954).
- Στη μουσική του Σύμπαντος και των Πλανητών
Διαστημική
μουσική συναντάμε στη συλλογή “ Symphonies of the Planets”, που κυκλοφόρησε το
1992. Αποτελείται από ήχους των πλανητών του ηλιακού μας συστήματος, οι οποίοι
περισυλλέγησαν κατά τη διάρκεια των διαστημικών ταξιδιών των Voyager I και ΙΙ.
Σ' αυτά τα ταξίδια ηχογραφήθηκαν ηλεκτρομαγνητικά κύματα από το σιωπηρό κενό
του σύμπαντος ( στο κενό ο ήχος δεν διαδίδεται) γύρω από τον Δία, τον Κρόνο και
τον Ουρανό, και μετατράπηκαν σε ηχητικά κύματα. Από αυτά έγινε μια επιλογή, ένα
κολλάζ ώστε να αποκτήσουν μια περισσότερο μουσική μορφή.
Ήχοι του διαστήματος από τη NASA: https://www.youtube.com/watch?v=-MmWeZHsQzs
- Στο τραγούδι «Περί Φυσικής ...»
(2006)
Στίχοι
και μουσική: Θάνος και Γιώργος
Ορφανουδάκης
Τα στοιχειώδη σωματίδια διακρίνονται σε
φερμιόνια και μποζόνια...
Θέλεις να μάθεις φυσική,
ποια είναι η ροπή και η εντροπία...
Τα όνειρα σου μέχρι εκεί,
κατάντησαν μια ουτοπία...
Τα νεύρα σου είναι μια χορδή,
πολλών ρυθμών σε επαλληλία...
ψ=αx+β μείον το t συν 13...
Είσαι μποζόνιο ή φερμιόνιο,
ποιο είναι το spin σου,
ποιο είναι το στυλ σου...
Είσαι ένα κλασσικό ή σχετικίστικο,
ποια είναι η ορμή σου, η προσευχή
σου...
Δε νιώθεις πια τους οργασμούς,
μόνο ροπές και συμμετρία...
Τα μάτια σου όταν με κοιτούν,
νιώθω κβαντομηχανική ανωμαλία...
Μες στην καρδιά σου έχεις κενό,
και στο μυαλό σου εξισώσεις...
Όταν θα δεις τι βλέπω εγώ, δε θα `χεις πια
ισχύ να δώσεις...
Είσαι μποζόνιο ή φερμιόνιο,
ποιο είναι το spin σου,
ποιο είναι το στυλ σου...
Είσαι ένα κλασσικό ή σχετικίστικο,
ποια είναι η ορμή σου, η προσευχή σου, η
στροφορμή σου...
Στους
στίχους του τραγουδιού, υπάρχουν πολλές λέξεις που
συσχετίζονται με έννοιες και θεωρίες της
φυσικής:
Στοιχειώδη σωματίδια (Elementary
particle): Είναι τα σωματίδια που δεν μπορούν να διασπαστούν - με τα σημερινά
δεδομένα - σε ακόμη μικρότερα, ή είναι τα σωματίδια που δεν έχουν εσωτερική δομή. Τα στοιχειώδη σωματίδια
κατατάχθηκαν σε δυο κύριες κατηγορίες:
Τα
σωματίδια δομής, που είναι φερμιόνια και
συμμετέχουν στη δομή της ύλης.
Τα
σωματίδια φορείς, που είναι μποζόνια, και είναι
φορείς των δυνάμεων / αλληλοεπιδράσεων.
Σπιν (spin): Ιδιοστροφορμή
ενός σωματιδίου. Είναι κβαντικό μέγεθος που φέρουν τα στοιχειώδη σωματίδια. Τα
φερμιόνια έχουν ημιακέραιο σπιν (1/2, 3/2, 5/2, ...) και τα μποζόνια έχουν
ακέραιο σπιν (0, 1, 2, ...).
Φερμιόνιο (Fermion): Σύμφωνα με τη Σωματιδιακή Φυσική, είναι
σωματίδιο/σωμάτιο το οποίο υπακούει στη
στατιστική Fermi – Dirac, έχει ημιακέραιο spin
(1/2, 3/2 ...) και υπακούει στην απαγορευτική
αρχή του Pauli. Τα σωματίδια που αποτελούν την
ύλη είναι φερμιόνια. Φερμιόνια είναι τα
κουάρκ, τα λεπτόνια αλλά και το πρωτόνιο και το νετρόνιο.
Μποζόνιο (Βoson): Είναι σωματίδιο/σωμάτιο το οποίο υπακούει στην στατιστική Bose-Einstein, έχει ακέραια ιδιοστροφορμή (spin)-σπιν
(0,1,2,... ) και δεν υπακούει στην απαγορευτική αρχή του Pauli. Τα σωματίδια-φορείς
των αλληλεπιδράσεων (δυνάμεων) είναι μποζόνια. Μποζόνια είναι τα γκλουόνια, τα
φωτόνια, τα μποζόνια W+, W-, Z0 και το σωματίδιο Higgs. Μποζόνια είναι επίσης
και τα σύνθετα σωματίδια που αποτελούνται από ζυγό αριθμό φερμιονίων (π.χ. από
ζυγό αριθμό κουάρκ).
Ροπή: Αναφέρεται ως ροπή δύναμης. Φυσικό διανυσματικό μέγεθος που
εκφράζει την ικανότητα μιας δύναμης να στρίψει ένα σώμα.
Εντροπία: Η εντροπία αποτελεί ένα ποσοτικό μέτρο της
αταξίας της ύλης.
Επαλληλία (αρχή της επαλληλίας): Η αρχή της επαλληλίας ή αρχή της υπέρθεσης είναι μια πολύ
βασική αρχή στην φυσική και τη θεωρία συστημάτων. Σύμφωνα με αυτήν, για κάθε
γραμμικό σύστημα το ολικό αποτέλεσμα ενός φαινομένου που αποτελείται από επί
μέρους φαινόμενα, είναι ίσο με το άθροισμα των αποτελεσμάτων των επί μέρους
φαινομένων.
Ορμή: Φυσικό διανυσματικό μέγεθος που σχετίζεται με
την ταχύτητα και τη μάζα ενός σώματος.
Στροφορμή: H στροφορμή (στροφή+ορμή) είναι ένα φυσικό διανυσματικό
μέγεθος που χαρακτηρίζει τα περιστρεφόμενα σώματα γύρω από κάποιο άξονα ή
σημείο.
Κλασσικό: Η λέξη
παραπέμπει στην Κλασσική Φυσική. Ως Κλασσική, χαρακτηρίζεται ιστορικά η φυσική
που αναπτύχθηκε από τα μέσα του 17ου έως τα τέλη του 19ου αιώνα.
Σχετικισμός: Η
λέξη παραπέμπει στην Θεωρία της Σχετικότητας που διατύπωσε ο Albert Einstein
στις αρχές του 20ου αιώνα. Η θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν
είναι ο πιο ακριβής τρόπος που έχουμε στη διάθεσή μας για να περιγράψουμε την
αλληλεπίδραση μεταξύ της ύλης, της ενέργειας και του χρόνου. Στην
πραγματικότητα αποτελείται από δύο θεωρίες: την Ειδική θεωρία της σχετικότητας
(1905) και τη Γενική θεωρία της σχετικότητας (1915).
Βασικά
σημεία της Ειδικής θεωρίας της σχετικότητας είναι:
Η
εξίσωση Ε= m c2 η οποία περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο η
ύλη μπορεί να μετατραπεί σε ενέργεια και αντιστρόφως.
Η
άποψη ότι τίποτα δεν μπορεί να κινηθεί πιο γρήγορα από το φως.
Η
σχέση του χρόνου με την ταχύτητα. Ο χρόνος κυλάει διαφορετικά για δυο άτομα που
κινούνται με την διαφορετική ταχύτητα.
Η
Γενική θεωρία της σχετικότητας θεωρεί το χρόνο ως διάσταση, όπως ακριβώς οι
άλλες τρεις διαστάσεις του χώρου και τις συνδυάζει στην έννοια χωροχρόνος.
Οτιδήποτε έχει ενέργεια ή μάζα παραμορφώνει το χωροχρόνο και δημιουργεί ένα
βαρυτικό πεδίο το οποίο επηρεάζει κάθε σώμα που κινείται μέσα σ' αυτό.
Κβαντομηχανική: Η Κβαντική Μηχανική (ή Κβαντική Φυσική ή
Κβαντομηχανική), είναι αξιωματικά θεμελιωμένη θεωρία της Φυσικής, που
αναπτύχθηκε με σκοπό την ερμηνεία φαινομένων που η νευτώνεια μηχανική
αδυνατούσε να περιγράψει. Η κβαντομηχανική περιγράφει τη συμπεριφορά της ύλης
στο μοριακό, ατομικό και υποατομικό επίπεδο. Ο όρος κβάντο ( quantum , μικρή
ποσότητα - προέρχεται από τη λέξη quantus που στα Λατινικά σημαίνει ποσό)
αναφέρεται σε διακριτές μονάδες που χαρακτηρίζουν συγκεκριμένες φυσικές
ποσότητες, όπως η ενέργεια ενός ατόμου ύλης σε κατάσταση ηρεμίας.
Κενό: Στη φυσική, ως κενό ορίζεται η απόλυτη
απουσία ύλης σε μια περιοχή του χώρου. Το τέλειο κενό (ή απόλυτο κενό) είναι
μια εξιδανίκευση που φαίνεται πως δεν μπορεί να υπάρξει στην πραγματικότητα του
δικού μας σύμπαντος, αλλά προσεγγίζεται μερικώς στο εξώτερο διάστημα. Οι
φυσικοί χρησιμοποιούν τον όρο μερικό κενό για να περιγράψουν το ατελές κενό που
παρατηρείται στον πραγματικό κόσμο.
Ισχύς: Η ισχύς, στη φυσική, είναι ο ρυθμός παραγωγής έργου ή αλλιώς το ποσό της ενέργειας που καταναλώνεται στη μονάδα του χρόνου. Για ένα καθορισμένο φυσικό σύστημα, ισχύς ορίζεται ως η ενέργεια στη μονάδα του χρόνου που προσδίδεται στο σύστημα από το περιβάλλον (ή αντίστροφα, αποδίδεται από το σύστημα προς το περιβάλλον). Η ισχύς χωρίζεται σε τέσσερις κατηγορίες την θερμική, την μηχανική, την ηλεκτρική και την υδραυλική.
Το τραγούδι "Περί Φυσικής ..." διαγωνίστηκε στο Φεστιβάλ τραγουδιού Θεσσαλονίκης 2006 και μπορείτε να το ακούσετε εδώ
Πηγές εικόνων
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GClef.svg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tetractys.svg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gaffurio_Pythagoras.png