科技手抄报：物理学家的笛子能变调

　　衣柜上揳着个钉子，上边挂着根又粗又长的钢管。武际可摘下钢管，卸下一端的橡胶堵头，便倒出了好多根直径渐细的管子。这时才能看出，每个管子上都有一排整齐的孔洞——这都是他自制的笛子。

　　退休前，武际可是北京大学物理系的力学教授。现在，他的业余生活主要是与器乐和科学网博客为伴，以此会友，乐此不疲。

　　自制实验用笛

　　武际可说，他们小时候的学习压力小，也没有电脑、手机玩，所以很多朋友对音乐、美术感兴趣。直到上了大学，他和舍友们的娱乐方式还是合奏乐器：你拉二胡，我吹长号，他弹吉他。想来颇有交响乐的气氛。武际可笑道：“我们都是业余地玩，自娱自乐。”

　　既然有这么多乐器可选择，武际可为什么还要“自制”笛子呢？那还要从上世纪90年代他在北大物理系任教时说起。那时，他是《力学实践》杂志的主编，在和学生交流的时候，他发现学生根本不去看杂志，因为看不懂，没意思。

　　武际可没有责怪学生，他也觉得有些学术论文的风格不好，喜欢把一个简单的问题用陌生的名词、绕圈的逻辑复杂化。较受欢迎的是他的同事写的边栏——物理科普《野渡无人舟自横》这样的文章，文中讲解了小舟静止在水上时的确是横置的现象和原理。随后，武际可也决定写有趣的科普文章，选题是他一直喜欢和熟悉的笛子。

　　声学原理、孔距公式，用物理知识讲解笛子原理，对武际可来说是小菜一碟。但在严谨的计算过程中，武际可发现孔周的气流也会参与震动，有些数据难以计算，不能机械推导，他想到了检验真理的唯一方法：实践。于是，他去市场找了一些便宜的建材下脚料，比如废钢管、塑料管，然后用电钻打孔，拿自己制作的笛子来实验，最终得到了确切的公式。“这样再发文章的时候，我就踏实多了。”武际可说。

　　随着对乐器和物理学研究的深入，武际可越发感到自制笛子的乐趣。相关文章也被收录到了北京大学出版社1997年出版的《身边的力学》中。

　　“差”一根手指如何变调

　　笛子玩久了，武际可想得也更多。通常情况下，笛子的筒音so(把孔全按住)的音高，就决定了这根笛子的“调”。笛子没有升降半音的装置，也就无法变调。武际可拿起两根笛子，放在嘴边比划：“有的笛子演奏家为了在演奏中变调，还得学一门技术：迅速换笛子。”

　　大多数人都习惯了笛子就是“定调”的，武际可仍然希望能随时拿出一根笛子，就可与电视中正在播放的各调乐曲合奏。他由最基础的地方想起：一个八度内有12个音高。“12音高”的设计，普遍表现在西洋乐器中：钢琴的7个白键和5个黑键；西洋长笛通过内部复杂的杠杆装置，每八度也涵盖了12个音。所以长笛的造价不菲，好一点的要上万元。普通的6孔笛，在一个八度内只有7个音。武际可开玩笑道：“如果我们有11个手指头，就能演奏有12个音高的笛子了，那就可以变调了。”

　　虽然“差”了一根指头，武际可也觉得，用10根手指控制11个音，也总比6孔7音要好多了。为了更加精准地测算音高，武际可还自备了音调校准器，最终变调笛子制作成功。10孔笛的演奏难度当然比6孔笛要大，武际可说：“我年近80都能越练越好，年轻人更心灵手巧，没问题。”

　　期待专业的“应和者”

　　说起音乐与物理的关系，武际可说：“它们二者的关系很近，都与声学相关。很多物理学家也喜欢乐器，爱因斯坦拉小提琴，普朗克弹钢琴，水平都非常高。”此外，武际可也有无奈的地方，“一些器乐制造的专业书籍竟然说，不同的材质对于笛子是有影响的：金的比银的好，竹子的比塑料的好。其实气鸣乐器的发声，主要跟空气柱相关，与材料无关。有些金属的笛子卖得贵，是因为那个金属本来就贵”。

　　“我觉得我们现在的人，应该多懂一些自己专业领域外的知识。”武际可从小喜欢音乐，后来制作笛子，现在他也拉小提琴、欣赏书画。他从来不觉得这些爱好是无用的，或是会拖累主业，“具备的知识越广泛，看待问题的眼光就越不一样。才不会犯那种‘材料影响笛子’的错误。”

　　现在很多人缺失业余爱好，武际可说：“单一的专业培养能出学者，但不会出大师。像《教我如何不想他》的曲作者赵元任，同时也是数学家、语言学家、哲学家。他几方面的素养相辅相成。”

　　回到笛子的事儿上，能够自制变调笛子，与武际可是一名物理教授也很有关系：他熟知声学原理，并善于思考，乐于动手。虽然制作成功了，他还是有个遗憾的地方：“我制作笛子的博文，点击率也过万了，联系我探讨问题的朋友也不少，但也都是业余的。我觉得我用声学公式和实验原理写的东西，应该会更受专业人士的关注，但是至今没有音乐系的、制造笛子的、同样搞物理的人来跟我一起交流。传统工艺当然有它的优势，但我希望这些东西也能融入进现代的元素。”