科学！诺奖物理学家怎么玩班卓琴
科学！诺奖物理学家怎么玩班卓琴
“渐近自由”（Asymptotic Freedom）理论是指对质子内部夸克之间所表现出来的一种力的相互作用关系的描述。这一理论对于量子色动力学的研究发展极为重要，理论的几位提出者在2004年也因这项发现而获得了诺贝尔物理学奖。
言归正传，作为发现者之一的美国理论物理学家H.David Politzer，平时还是个班卓琴玩家！但科学家的玩法还是和一般人有所不同——不仅仅是弹班卓，因为热爱这乐器，他还以自己擅长的物理学视角审视班卓的发声特点，利用业余时间做了大量的研究，有关于琴弦振动频率的，还有关于琴体琴圈的物理结构得，等等。在康奈尔大学图书馆的网站资料库里（https://arxiv.org/find/physics/1/au:+Politzer_D/0/1/0/all/0/1），你就可以看到Politzer的几篇研究成果！这些班卓物理学报告里充满大量的公式、计算和实验推演，一般人真看不懂！
所以，我们只需知道，班卓琴的声音很特别很赞，赞到诺贝尔奖学者都去研究就好了！
以下就是几年前媒体对Politzer研究班卓琴声音原理的一篇中文翻译报道：
原题：班卓琴声为何如此特别
声学专家一直不解班卓琴独特的金属音质，而最近一名理论物理学家揭示了真相。
班卓琴属于弦乐器，由于其独特的金属音质，常出现在乡村，民谣和蓝草音乐中。外行来讲，对这种乐器最深的印象应该是来自《激流四勇士》中的斗琴片段，充分展示了吉他和班卓琴的音质差别。
尽管设计简洁，金属音质也容易再现，但声学专家们长期以来都不解班卓琴这种乐器产生独特音效的机制，其音效为何与其它弦乐器差别如此之大，比如吉他。
如今，诺贝尔奖得主、理论物理学家David Politzer利用业余时间揭开了这个谜团。他称，班卓琴之所以能产生独特的音调，是由于弹奏时其琴弦收缩的方式与众不同。他还用声音编辑软件Audacity演示了这一发现。
首先，让我们来了解下有关班卓琴的背景知识。班卓琴由一个音鼓和琴颈组成，琴弦一端固定在琴颈的末端，另一端穿过音鼓固定在鼓面上，固定琴弦的琴桥位于鼓面上。像大多数弦乐器一样，琴弦两端都牢牢固定。但不同的是，弹奏时，音鼓随最低音符共鸣，上面的琴桥也会上下振动。Politzer表示，琴桥的振动就是班卓琴产生独特音效的关键所在。所以，让我们再了解些有关调音的背景知识。
早在1973年，斯坦福人工智能实验室的John Chowning就指出，进行特定的音频调节，可以达到令人震惊的音效。其中一个办法就是调节琴弦的张力。比如，吉他手可以通过快速上下搓揉琴弦，制造颤音。Chowning发现，如果频率增大，颤音就会消失，音调也会发生变化。他进一步发现，音频增加几十赫兹后就会出现这种现象。Politzer表示，上述现象对班卓琴的发音机制相当重要。弹奏弦乐器时，琴弦的张力会随振动发生变化。不过，一般会被琴弦发出的声音抵消。
而对班卓琴而言，这个张力变化却不容忽视。Politzer称，当琴弦被拨动时，张力会随琴弦振动变化。同时，音鼓会以高出几十赫兹的频率共鸣，共鸣产生的振动会让鼓面上的琴桥随之振动，这就又改变了琴弦的张力。所以，琴弦自然振动改变张力，以及琴桥随鼓面振动改变张力这两个因素同时存在。Politzer说：“关键点就是，每根琴弦的张力都会随鼓面振动发生变化。”
正是振动频率的独特变化方式造就了班卓琴明亮的金属音质，这印证了Chowning的发现。
Politzer表示，只需用开源声音软件Audacity就能轻松模拟这个效果。先录制一个班卓琴低音符，在鼓膜上接近琴桥的位置以每秒数次的频率播放，琴弦就会因张力变化发出颤音。
随后，使用软件加快播放速度，从而增加其频率，当达到36赫兹时，音色就会发生变化。“这时琴弦就会夹带金属叮铛声，犹如敲击薄铁片。”这可以进一步解释为何其它弦乐器没有这个特点。比如吉他，琴弦两端都固定在同一共鸣板面上，两端是同步振动。
但其它琴桥也位于相当末端的弦乐器，为什么没有这个特点呢?比如小提琴和曼陀铃。Politzer解释道，这是由于这些乐器的共鸣箱是木制结构，随声音振动不会如班卓琴的鼓面那样明显。如果用木质材料制作班卓琴的共鸣箱，它同样会失去这个标志性特征。
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