当科学将宇宙放入音乐中时会发生什么

六个多月前，美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST)交付了第一张照片，以绚丽的彩色揭示了宇宙，让世界眼花缭乱。5月传输的第一张照片显示，一个星系团位于南半球的天空中，距离地球12.<>亿光年。用美国总统乔·拜登的话来说，它代表了人类迄今为止拍摄的 “遥远宇宙最深、最清晰的红外图像”。

但NASA并不满足于在视觉上展示这些第一批JWST图像。利用音乐和天文学之间的漫长爱情故事，科学家们绘制了不同音高的颜色。

音乐和天文学：一个古老的爱情故事

音乐和空间似乎不是天然的伙伴——毕竟，没有空气就意味着没有声音。但对于我们的祖先来说，这种联系是显而易见的。在古希腊，亚里士多德等思想家认为地球位于宇宙的中心。然而，这并没有使它成为一个不变的理想：对古人来说，地球现象是不断变化的，反映了我们星球的不完美。相比之下，天空被视为不变和永恒的，因此值得效仿。

一些恒星相对于其他恒星移动 - 词源意义上的所谓“行星”(因为“行星”的意思是“流浪的恒星”)。古人知道其中的七个：水星、金星、火星、木星和土星，再加上太阳和月亮。这个数字将继续为一周中的几天以及音乐音阶的组成提供信息。

事实上，对于古希腊人来说，每个星球都挂在一个球体上，而这个球体又围绕着地球旋转。鉴于运动在这里发出声音 - 例如当两个物体相互摩擦或脚着地时 - 宇宙中移动的球体也应该产生声音是有道理的。与在地球上听到的相反，这些被认为是完美的，促使古人使用星星作为地球音乐的模板。这就是为什么在中世纪，天文学和音乐被归为四分之一，其中还包括算术和几何，并为文科教育奠定了基础。

在音乐音阶上绘制星星

但是如何将音符和行星编织在一起呢?诚然，这是最棘手的部分。一些科学家将声音的音高与行星的距离联系起来，另一些科学家则将其速度联系起来。为了给构图增加更多的复杂性，当时人们对太阳系中行星的相对位置的看法有所不同。

德国天文学家约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler，1571-1630 年)是利用古希腊“球体音乐”(也称为 musica universalis)概念绘制行星系统的科学家之一。

开普勒的发现将把我们带入现代宇宙：他确定太阳不仅不在太阳系的中心——正如尼古拉斯·哥白尼在上个世纪提出的那样——而且行星以椭圆形而不是圆周运动围绕它旋转。结果，距离和速度在轨道过程中发生了变化。不可能将一个音符与一个行星联系起来，这使他得出结论，行星唱着旋律。

当然，所有这些都必须保持和谐：对于一个行星来说，要产生旋律，最高的声音必须与最低的声音很好地配合。最终，开普勒放弃了他的曲调，专注于在1619年阐明他关于行星运动的第三定律。

虽然我们早已将行星球体的概念抛在脑后，但“球体音乐”留下了它的印记——即使在今天，歌曲和专辑仍然以它的名字命名，包括酷玩乐队的最新作品。天文学和音乐之间的关系进一步发展，音乐的灵感来自天文概念、物体或人，或者借鉴真实的天文数据。

开普勒的继承人

开普勒的继承人现在不是绘制行星系统，而是按照一些选定的规则用声音绘制天空。图像中的强光转化为强烈的音量：较亮的物体产生更响亮的声音。反过来，声音的持续时间对应于物体的外观：恒星的缩写(基本上是图像中的一个斑点)，长于云雾云。

对于音高，它可以直接反射光频率(如果频率越高，则音调越高)或作为空间编码(物体在图像中的位置越高，音高越高)。在这种情况下，星云“山”的图像将产生铿锵的起伏。在为钱德拉太空望远镜发布的银河系中心图片中，两种方法结合在一起：由不同仪器(X射线铃铛，可见光弦和红外线钢琴)表示的不同光频率的空间编码。

1606年，法国哲学家布莱斯·帕斯卡(Blaise Pascal)写道，“这些无限空间的永恒寂静”使他感到恐惧。然而，对于现代科学家来说，它们是光的游乐场，尤其是音乐的游乐场。