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第5章 当用湿手指摩擦玻璃杯边缘时,为什么会发出声音?

如同心不在焉地敲打桌面,(湿)手指漫不经心地摩擦玻璃杯边缘时,也能演奏音乐——一种超俗、魔鬼般的音乐。

声波是物体振动的结果,无论物体是金属、木头还是玻璃,都是如此。

因此,在敲击音叉时,它能够发出声音,而且我们也确确实实可以看到并感受到音叉的颤动。但声音之所以能够传到我们的耳朵里,是因为音叉的振动带动了周围空气的振动;空气分子的波动敲击耳膜,耳膜也振动起来。

手指摩擦水晶高脚杯的边缘,与不断地轻轻敲击玻璃杯类似,能够让杯子产生振动。每个物体都有自己特殊的共振频率,单位是周/秒。若手指摩擦产生的振动能够接近杯子的振动频率,那么杯子的振动会更加强烈。

为什么摩擦玻璃杯边缘的手指必须是湿的呢?科学家们认为,干手指和玻璃杯之间有太多的摩擦力,这不利于手指沿着杯子边缘转动。相反,油手指(或油杯子边缘)减少了摩擦力,使指尖滑动起来非常容易。如同弓在弦上,湿手指起到了很好的作用——增大了滑动率,这会使杯子的振动更加强烈,发出不同凡响的声音。

玻璃的振动频率是不同的,这取决于制作它们的材料(普通玻璃还是水晶)、大小、形状和薄厚。另外,它们独特的声音还取决于杯子里放了多少水。若增加或减少水的分量,杯子发出的音符也会改变。水位不同的各种杯子,可以发出合唱音符,这就是一个地道的乐器了——一种酒杯竖琴。

政治家和发明家本杰明·富兰克林在1761年发明了玻璃琴。他与一个吹玻璃的人一起制作了不同尺寸的玻璃碗,每个碗可以发出某个特定的音符,里面并不需要放水。这些碗从小到大依次放在可旋转的轴上,操作者或乐师踏动脚踏板快速转动碗,就可以发出悦耳的声音。一天晚上,富兰克林的妻子在阁楼飘来的玻璃琴飘渺的乐声中醒来,她甚至以为自己到了天堂,听到了天使的歌声。

小趣闻

使用音乐玻璃杯(musical glass)在欧洲音乐会上演奏是在16世纪晚期,而酒杯竖琴则是在18世纪开始风行的。举个例子,当时三个苏格兰乐师演奏一个有120个杯子的酒杯竖琴,杯子的尺寸从顶针大小到3加仑均有。

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