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數學大魔王、音高之爭與凡爾賽條約

張貼日期:Oct 20, 2019 5:2:8 PM

作者高竹嵐 副教授國立陽明交通大學統計研究所)

File:William Orpen – The Signing of Peace in the Hall of Mirrors, Versailles 1919, Ausschnitt.jpg

前情提要

關於為什麼會有這一篇,先容我說明一下。故事的開始是11/1-3有個阿卡貝拉的演出[想聽現場請按這邊]:

然後不才小弟我以此做為發想,討論了關於人聲與鋼琴使用的音律的不同[原文請按這邊]。到這裡世界都還很和平,但邪惡的主編希望我在文章最後給一個求分享的爆點。於是就寫了這一段:

以上聽起來好像只是一些音樂家在那邊算來算去,但你知道這其實一路牽涉到第一次世界大戰凡爾賽條約(對,就是那個凡爾賽條約)嗎?如果本文分享超過 30 次,我們就來談談凡爾賽條約跟音高之間的恩怨情仇,然後以後你就可以跟歷史老師說,開十二次根號是真的有用了 XD

天真如我本來以為,一個數學性的科普文章最好是可以分享到30次,我自己演出售票的文章都沒被轉這麼多次 孰不知一早起來打開手機,就看到…

…事到如今,我還能說什麼呢(眼神死)。真希望大家買票看演出也這麼積極啊…

[回到正文]

你以為開十二次方根很好算喔?

對於沒有看過前一篇文章的人,強烈建議先看原文。如果你真的懶到不想看,那就先記得,在(十二)平均律下:

所以,對於鋼琴的製造者而言,乍看之下感覺就很簡單,按照這個數字去調每根弦的頻率就好了,有什麼問題嗎?

有啊…那你現在告訴我,「2 開 12 次方根」是多少?

喔~忘記跟你說,不可以用手機用電腦用計算機唷,因為你在 1605 年!

對,不用懷疑,就是 1605 年。在當時,「2 開 12 次方根」就是大!魔!王!

連數學家都算不準的大魔王

那一年,數學家 Simon Stevin 是首位提出音高大魔王之間的關係的人,然後,他當然也有試著算算看大魔王到底是多少…

...然後,他就算錯了。

舉例來說,如果 C 的弦長是 10000,根據他的計算,#C 的弦長是 9438,但其實應該要是 9438.7。

連數學家都算錯了,其他人當然也是各種算錯,或者乾脆放棄治療,全憑感覺。於是,那個年代出現了各種不同的音律,每種都差一點點,加上那時沒有網路,訊息傳遞並不容易,各地的調音就都差一點點。光是以上的技術性問題就搞不定,還不牽涉到有些人覺得為什麼要切十二等分,十九等分不行嗎?二十三等分不行嗎?…等各種狀況。

總而言之,這個混亂情形,一直要等科技慢慢演進,大家越來越會算大魔王後才穩定下來。

但這不代表音高穩定下來了

雖然大家開始慢慢會算了,但這不代表大家的音高變得一致。

原因是,平均律只跟你講說「差半音頻率差幾倍」,但它沒規定你「基準音的音高是多少啊?」 X跟Y差大魔王倍,2X跟2Y也是差大魔王倍啊!

事實上,十九世紀有人做過調查,歐洲各地的中央 A,從 374HZ 到 567HZ 都有。這對應到現在的標準,已經是從 #F到 #C的範圍了…

這顯然需要被解決。

而在這場戰爭中,有兩派人馬。

大家都想飆高音,除了唱歌的人以外

就像之前提到的阿卡貝拉與樂器伴奏的不同,在這裡,人聲跟樂器又打了一架。

首先,樂器派希望基準音越高越好。原則上,頻率越高聽起來越亮,就像我們聽歌手飆高音就很爽。這邊有兩種不同基準音下的比較:

但是這樣會讓歌手們很不爽,「你們樂器要調音高,就把弦拉緊一點就好了,啊我怎麼辦?唱爆我的喉嚨嗎?」

兩派人馬僵持不下。

樂器派希望把中央 A 調到 450HZ,人聲派希望調到 420HZ。

於是,拿破崙三世(對,就是那個拿破崙三世)只好跳出來說:「爭什麼爭,把兩樣摻在一起做 (420+450)/2 = 435 HZ 不就得了,笨蛋!」,這才解決了法國內部的紛爭。嗯,由此可知,拿破崙三世會算術平均數(大誤)。

凡爾賽條約登場

問題是,拿破崙三世也只管的到法國人而已。其他國家的人才不理你咧!大家各自偷偷調基準音,調得比較高的人,觀眾聽起來就比較厲害一點點,演變成一場所謂的《音高戰爭》

而歐洲人最會的事情就是,戰爭,然後,簽條約

於是,當第一次世界大戰結束簽訂凡爾賽條約時,他們就趁著大家都在,把『中央 A = 435HZ』給寫進了條約裡。是的,為了結束世界大戰,大家通通把中央 A 給我調成 435HZ!

所以,(感謝第一次世界大戰),我們終於有了統一的音高…咦,等等!

可是瑞凡,現在中央 A 不是 440HZ 嗎?

沒錯,事情還沒結束…正所謂上有政策,下有對策,道高一尺,魔高一丈…

誰是魔呢?

英國。

故事是這樣的。凡爾賽條約規定『大家都給我用中央 A = 435HZ 的音叉調音』,但是管弦樂團真的會拿音叉去給每個樂器調音嗎?不會,這樣太慢了。管絃樂會叫雙簧管吹一個中央 A,然後要大家去對齊吹出來的 A,像這樣:

為什麼叫雙簧管吹的原因是

(1)雙簧管算是樂團裡最難調音的樂器之一,以及

(2)雙簧管在樂團位置的正中間。

因此凡爾賽條約理想上的執行狀況是:用中央 A = 435HZ 的音叉調雙簧管的音高,然後所有人去對齊雙簧管吹出來的音高。可是別忘了,物體終究會熱脹冷縮,也就是說,不同的溫度下,雙簧管的音高是會變的…

也就是說,如果我用中央 A = 435HZ 的音叉調雙簧管的音高,然後在一個不同的室溫下吹它,所有人去對齊在這個室溫下吹出來的音高,我就可以技術上滿足凡爾賽條約的規定,但仍然可以讓樂團的基準音變成我想要的基準音!

英國人,就這樣幹了。

這件事情一開始也沒有引起什麼注意,畢竟英國可是在海峽的另一邊。但是到了後來,錄音技術開始發達,人們開始有辦法去比對各地樂團的演奏作品時,這時才赫然發現:

「敬愛的大不列顛北愛爾蘭聯合共和王國,為什麼你們的音比別人還要高!?」

「沒有啊,我們都遵照凡爾賽條約的規定調音的啊!(裝死)」

「…」

總之,大家都受不了了,於是又再一次的,簽條約

最後的結果就是,好啦,我們大家都飆高一點點,A = 440HZ,但是大家之後都不要再給我鬧了!

以上就是凡爾賽條約跟音高之間的故事,更多細節,可以參考這部影片:

由作者 #高竹嵐 參與監製的最新 #親子音樂劇 兩廳院現正售票中!!!

2019【大城小肆】音樂劇節:A劇團親子阿卡貝拉音樂劇《阿卡的兒歌大冒險》

【演出時間】

2019 年 11 月 1 日 19:30

2019 年 11 月 2 日至 11 月 3 日 10:30

2019 年 11 月 2 日至 11 月 3 日 14:30

【演出地點】松山文創園區 多功能展演廳