弹吉他的科学

你可能对电吉他的声音很熟悉，几十年来它一直主导着流行音乐。但你可能不太熟悉一些主音吉他手使用的技巧，通过在演奏时用手指巧妙地弯曲和振动琴弦，使他们的乐器发出富有表现力的声音。牛津大学的业余吉他手和专业物理学家大卫·罗伯特·格莱姆斯博士想知道吉他手发出这些声音时发生了什么。凯特·阿尼全神贯注地听着……

大卫-任何吉他手谁玩有这些直观的技术，他们使用。现在，我认为吉他对大多数吉他手来说很有趣的原因之一是你可以用它表达的数量。当你在弹钢琴的时候，音高是很谨慎的，你会在音符之间切换，你会敲击C或升C，如果钢琴的音调是正确的，它们就是你会听到的音符。例如，当一个人唱歌时，我们唱到一个音符，但我们在它周围颤抖。我们设置一个我们可以控制的自然颤音。这样听起来就很好听了。

在吉他上，你的音调以类似的方式是不谨慎的。你可以在音符之间的微音中弯曲你可以探索它它给吉他带来了人声的品质。你需要做的是机械地，你需要操作字符串来得到这个。我想这就是我开始的动机。我说，“我想从物理学的角度看看当我这样做的时候会发生什么，为什么我要做这个投球?”

凯特-那么，你是如何试图理解这里发生了什么?

大卫:拉伸弦的数学和物理学从古代就已经为人所知。我想任何A级学生，或者如果你在爱尔兰，毕业证书的学生都知道第一个拉伸弦的方程它与它的长度，张力和线密度有关。所以，我开始说，“好吧，让我们看看如果我把弦弯曲，并把它从指板上移开会发生什么。”现在，我说过，如果我们做一个力的图，我们算出发生了什么，加上了什么拉力，让我们看看最终的结果是什么就是这样。它开始是一个循序渐进的一步一步从一根拉伸的弦开始，然后对它施加力，看看净效果是什么。

这就像吉他手在弹奏一个音符的时候把弦在一个音架上弯曲。

大卫:当然，看看在球场上发生了什么，当你解决了所有的向量，你把所有的张力加在一起，你还剩下什么，这对球场有什么影响。

那么，这个模型，你所研究的数学，它能告诉我们关于弹吉他的什么呢?

我想是数学家G.H.哈代说的，他很高兴他的工作没有一项是有用的。有时我想这样的描述可能适用于我的一些爱好工作。但是我想它能做的可能是有用的是，有很多不同的字符串类型可供玩家使用。举个例子，如果他们想选一根不怎么弯曲的弦，他们可能会看-他们可能会凭直觉这么做-但如果他们想量化，他们可能会看方程然后说，"是的，我需要一根相对坚硬的弦理想情况下，它的面积要大，当我不希望它弯曲时，它会停止弯曲"相反，如果他们想要举办Eric Clapton风格的大型活动，他们可能会选择完全相反的方式，甚至根据这些方程来量化最好的材料是什么。

现在有越来越多的电脑程序可以模仿不同的乐器和不同的声音。你认为你的数学对这些有用吗?

大卫:理论上是的。不幸的是，当我在不同的乐队演奏时，我也弹键盘，其中一件事是，如果你在模拟乐器，我想大多数吉他手会注意到，当你把吉他弦放在你运行的时候，它听起来很可怕。它甚至都不及格。我想我们很多人，因为它没有考虑到人类触摸的机制以及我们如何在弦周围探索。所以，有人对数字乐器建模感兴趣，他们想说，以更自然的方式考虑弯曲，甚至是吉他手的颤音，我在论文中也提到过，以更自然的方式。他们当然可以用这些方程。

Kat -最后，你最喜欢的主吉他手是谁?

大卫:这是我每天都在纠结的问题。我发现我喜欢非常不酷的音乐类型。我的意思是，我可能会说梦幻剧场的约翰·彼得鲁奇是我最喜欢的吉他手，但我也有像布莱恩·梅这样的人，我从小就喜欢，还有史蒂夫·瓦伊和乔·萨特里亚尼。所以，选择其中一个，就像在孩子之间选择一样，我做不到。

克里斯-大卫·罗伯特·格兰姆斯。他在跟凯特·阿尼说话。金妮，你最喜欢的吉他手是谁?

Ginny——我是红辣椒乐队的超级粉丝，所以我真的很喜欢里面的吉他演奏，我父母以前经常弹老鹰乐队的歌，老鹰乐队里有很多很棒的吉他独奏。所以，可能是这些家伙中的一个。

克里斯-你没选吉尔莫夫妇或汤森德夫妇。我有点惊讶。你不是谁人乐队或者平克·弗洛伊德的粉丝?

金妮——不太喜欢。跟我擦肩而过。