面對超越科學的音樂（Music）

用科學方法解釋音樂，有助於了解音樂是如何影響人類。這篇文章談論以科學理論來闡述音樂的可能遠景。

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面對超越科學的音樂（Music）
知識通訊評論第68期

用科學方法解釋音樂，有助於了解音樂是如何影響人類。這篇文章談論以科學理論來闡述音樂的可能遠景。

 

作曲家荀貝格(Arnold Schoenberg) 的預言很對：「總有一天，心理學家將能譯解音樂語言。」

音樂總是被視為是一種需要用科學觀念闡述的現象，其實是很奇特的。通常我們不會特別針對名畫、文學作品、舞蹈或雕塑如何地偉大，提出客觀理論。人們較感興趣的是，在欣賞藝術作品的當下，那種超脫現實的心靈悸動，自然的對話存在於人與物之間。然而對科學界而言，音樂註定要被分析解釋。闡述音樂時，更必須將神經學與創造力、聽覺生理學與音響學的理論相結合。作曲家荀貝格(Arnold Schoenberg) 的預言很對：「總有一天，心理學家將能譯解音樂語言。」

音樂的「科學化」已有悠久歷史，在古希臘與中古時代，對音樂的認知與今日並不相同；音樂其實是和幾何學、數學及星象學並列為當時人文美育的四門學科。學者研究音樂為的是了解自然界和諧運行的規律，演奏音樂反被斥為是俗豔的行為。西元六世紀羅馬哲學家波愛修斯就將演奏音樂列為所教三門音樂課程中最不重要的部分，並同意畢達哥拉斯的看法，認為應該「摒除聽覺享受」的作法，用認真的態度把音樂當作一門學問來研究。

音樂本身確實很有些數學的味道。在某些尋求對稱性結構的作曲實驗中，例如莫札特與海頓的作品中可以找到運用回文技巧鋪陳音樂的手法，但也只是當時用來取悅聽眾的娛樂方式。音樂創作其實還有很多其他更富有深度內涵及架構紮實的形式及理論，從巴哈的賦格曲及亨德密特(Paul Hindemith)發展出近乎數學的作曲法則就是明顯的例子。

一九六○年代，當作曲家荀貝格所提倡之無調性十二音音列主義已接近尾聲時，作曲家布列茲(Pierre Boulez)仍強調必須嚴格遵循數學規律，致使其創作出來的作品幾乎毫無感情，聽眾只感受到一連串依照規則出現的音符，聽了反而有沉重負擔。有些非西方音樂，亦是以形式及結構為創作重點，而非情感或音樂美感的表達，例如非洲敲擊音樂的多重節奏，以及爪哇甘美朗音樂的嘹亮聲境就是如此。

即使是音樂家也無法確定，他們浸淫在何種藝術之中，又要以怎樣的文字確切表達。美國作曲家柯普蘭(Aaron Copland)對於「音樂的意義」這一點，認為應該是有，只是他無法明確有力地表達出有什麼意義。

能夠肯定的是從文化的角度來看，音樂是一種全球共通的語言。音樂在許多場合都會用到，有時其所發揮的儀式功能比提供縱情享樂更為重要。音樂的功能甚至嚴肅到在美洲某些印地安人文化中，典禮進行時如果有一個音演奏錯誤，則典禮要全部重來。人類學家一直嘗試著要了解，各種不同文化是如何運用理性與美感來評斷音樂。有時音樂被當作商品來販賣與交易，有些地方音樂和舞蹈則密不可分。

音樂涉及聲音、認知、文化及美學，其意義及功能有如此多的樣態，我們到底要如何合理地解讀它？這並不是無法達成的任務，但光靠科學是絕對不夠的。

什麼是”瞭解”?

要了解音樂，有點像要了解生物學一樣，必須採行化約主義，先將其分解為如原子般的構成元素，逐一分析其功能。疑問之處因此釐清，在此原子論下，「生命」或「音樂」因拆解而化於無形。此時就可以將音樂的「核苷酸」，也就是一個個單一的音符，最理想的是以單一聲頻音調的音符做為分析起點。仿造畢達哥拉斯的弦振動的概念，我們可以用簡單的振頻比例，找出二比一的八度音程、三比二的完全五度音程及四比三的完全四度音程。

問題是，音樂家通常不創作單一聲頻的純正音調，樂器是靠著基音及其泛音的混合與其呈倍數頻率比的共鳴而產生音響。如此複雜的組合在人耳聽來，卻只是單音而非和弦。

音樂本身確實很有些數學的味道。

經過不斷累積的實際經驗，人的大腦已發展出功能，能辨別耳朵所聽聲響的性質。幾乎所有自然界的聲音都是和諧的組合，大腦會將有關聯性的音符歸納為同一個音源，將之組合為單一的聽覺目標物。即大腦用來解讀聲音的一種「完形法則」。這是人類聽覺系統處理聲音的一個基本程序，音樂也要經由此種方式加以過濾。

 

音樂創作其實還有很多其他更富有深度內涵及架構紮實的形式及理論，從巴哈的賦格曲及亨德密特(Paul Hindemith)發展出近乎數學的作曲法則就是明顯的例子。

這些非音樂性的聲音處理法則，卻影響到音樂如何創作。早期巴洛克音樂的對位法，即運用完形集結機制，來避免不同曲調的混合。此外，巴哈和其他作曲家也以此原理運用虛擬複音技巧，也就是藉由大幅轉變音高，將單一曲調分解為兩個，來造成聽錯覺。

也有人認為，透過系列泛音，傳統的西方音階本身，與生俱來即具備豐富的和弦特性。十八世紀法國作曲家拉摩(Jean-Philippe Rameau)曾著書發表，指出可從泛音系列衍生出大三和弦(Do-Mi-Sol)。其他音樂理論家則指稱，遵此原理以大調音階(例如鋼琴鍵盤上以Do為起始往右延伸的白鍵)所彈出的所有音符，都是來自基音及其泛音。

類似的想法也用來解釋為何某些音符的組合，聽起來特別調和，音符頻率之間存在的簡單數學關係，正是造就音樂聽來悅耳的原因。但這個由畢達哥拉斯所發現的原理，卻無法從生理學的角度找到答案。部分原因在於，傳統西方音樂符合「平均律」的大調音階(特別是大三度音)中，有一些「調和」音程的振頻率和「完美」值差異太大。

所謂平均律理論，就是將八度音程分成十二等份相同半音，以解決轉調時無法維持完美比例的問題。比方說，C調的Mi和A調的Mi音高就有不同，當曲調愈偏離C調時，若仍採取C調所定義的畢式比例來譜曲，結果將變得不調和。實證結果顯示，人的聽覺也能接受依據平均律所作的調整。

目前尚找不出原因可以合理解釋，為何西方音樂以泛音系列創作的音階，聽起來會比用其他方法的結果更「順耳」。這或許從非西方音樂中可以找到答案，例如某些爪哇音樂的音階不特別考慮音程比例是多少，雖然音階排列並不固定，大部分均以八度音程中四到七個音符不對稱排列、部分音高級數之間會比其他要大些，他們也避免使用音高級數小於西方音樂慣用的半音音階。印度古典音樂就更細膩的運用「微分音」音階，在簡單基本音階加上一些裝飾音，把一個八度音程分成二十二個音程。

各種文化到底是如何來決定他們採用的音階類型？嬰兒及靈長類動物的認知功能研究，發現到大腦能夠辨識八度音程，特別是五度音程。事實上，幾乎所有使用音階的音樂文化，都運用到這些音程，但對於音階中其他音符的使用，就有所侷限，因為若一個八度音程分為太多音符，其中音程之間差異過於細微，樂器不容易準確調音。這剛好可以解釋為何大部分的音階不會全由相等音級構成，西方音樂的自然音階在全音和半音之間上下變換就是明顯的例子。此不對稱性讓聽者很容易就察覺到旋律始終要回歸到「中心調」的那個音。

有關不同音程之間，那些屬於諧和與不諧和的相對關係，也尚未釐清。當然西方音樂已廣為採用諧和音程的概念，但在某些音調的組合上，藉由在拍頻僅些微差距的兩個音調之間來回，確實產生讓人感受到不和諧效果。科學家赫姆霍茲(Hermann von Helmholtz)在十九世紀已發現西方音樂音階中，感官不和諧音程在數學分析下呈現明顯特性，證明音階的構成是一種物理現象。然而人類耳朵可以接收的音調範圍有很大彈性，聽久習慣後可能一點也不覺得聲音不和諧。

音程、旋律及和聲對情緒的作用，是認識音樂的核心。

為何音樂能讓人感動？

 

音樂創作其實還有很多其他更富有深度內涵及架構紮實的形式及理論，從巴哈的賦格曲及亨德密特(Paul Hindemith)發展出近乎數學的作曲法則就是明顯的例子。

音程、旋律及和聲對情緒的作用，是認識音樂的核心。截至目前為止，我們對於該運作機制的基本現象仍一知半解。以小三度音程為例，這是最常用的基本音樂成分，在泛音系列中卻沒有用到。有些理論學者認為，將大三度下降一個半音變成小三度，自然可創出哀戚的曲調。但稍微了解愛爾蘭、西班牙或匈牙利民族音樂的人都知道，這樣的作法絕非一成不變的法則。中世紀教堂音樂大都捨棄大調，但不是為了刻意營造「哀傷」氣氛；中世紀遊唱詩人也不是為了製造歡樂，才用大三度演唱世俗音樂。就連希臘聖哲亞里斯多德也認為，包含小三度音階的弗利基亞(Phrygian)調式，可以「激發熱情」。

有別於文學，音樂無法以普遍的方式傳達複雜的語義。在莫札特及海頓的古典音樂時期，樂句確實有特定的「意涵」，有人也認為，其他時期的器樂音樂含有明確的意義，可以客觀解讀。不過事實證明這些論點大都過於武斷，難怪法國作曲家魯塞爾(Albert Roussel)認為音樂家的創作是「世上其他人都無法了解的語言」。

不同於視覺藝術，音樂聲響出現後瞬間消逝於無形，無法慢慢品頭論足。音樂的難喻神妙，只在瞬間乍現，無法從世上的其他事物直接衍生出來。要了解為何人們能夠從簡略的聲響符號中找出真意已不容易，要明白為何音樂可以讓人感動到掉下眼淚、開懷大笑、手舞足蹈或是慾望膨脹，則更加困難。即使人們不能體會其中的重要暗示及結構，依然可以充分欣賞來自其他文化的音樂，因而文化適應過程一詞，亦不足以完整解釋這個現象。

如果你想要透過心理學來了解為何音樂可以撩動熱情，可能要大失所望。可悲的是現行相關研究要不是想法太過天真，就是不切實際。神經學家拿音樂選粹來檢視人們如何把音樂性質分類為「快樂」或「悲傷」，就像是測試我們聆聽俄國作曲家史特拉汶斯基(Igor Stravinsky)的《春之祭》(The Rite of Spring)之後，到底是笑逐顏開，還是意氣消沉。此舉理所當然讓音樂愛好者視為是污衊了音樂使人感動的特質。

 

十八世紀法國作曲家拉摩(Jean-Philippe Rameau)曾著書發表，指出可從泛音系列衍生出大三和弦(Do-Mi-Sol)。

換一個角度來看，此種以過於簡約態度衡量音樂效果的作法，仍有助於了解大腦如何處理所接收到的音樂訊息。以加拿大蒙特婁大學裴瑞茲(Isabelle Peretz)教授及其同事就腦部受傷病患所作研究為例，某位病人已喪失包括對於旋律及節奏的所有認知能力，但不知怎麼地卻能「正確」分辨快樂和悲傷。因此，病人表示她可以聆聽音樂，但缺乏了解音樂的基本神經機能。此項發現顯示出，處理音樂認知和引發情緒的神經通路可能不同。

針對音樂情緒分析大致有兩派說法。一派認為樂曲本身就具有情緒內涵，包含調式(大調或小調)的選擇、速度、音色及旋律輪廓等各方面的呈現。另一派則認為，重點在於音樂即時呈現的過程，即演奏的過程中，無論是先天或後天對音樂的期待所產生的反應，情緒緊繃或鬆弛的操控、改變或者延緩。演奏時，一位善於表達的表演者會藉由對時機、聲量、造句與即興裝飾的細膩掌握，營造出特有情緒，這是對習於照表操課、無法靈活表達的演奏者而言，所望塵莫及的。

其中還少了什麼？

僅管有這麼多的觀點，只可惜並未能告訴我們「音樂如何運作」。對於音樂，我們可以天南地北地恣意談論，敘說無法驗證的可能—幾個音符重覆，是否引發將出現更多重覆的期待？或者是即將有所變化的前兆？出於預期的狀況，何時會產生讓人愉悅的效果？何時又會讓人覺得刺耳、不解與反感？其實，就複雜的複調音樂而言，未遵循規則的結果將造成接下來的發展有太多可能，以至於聽者無法產生合理預期。比方說，奧乃格(Arthur Honegger)第一號交響曲的音樂厚重的多面聲響如石板般，聆聽它除了隱約感到中心調的移動外，不會對接下來的樂音產生任何期待。

 

或許音樂就像視覺藝術一般，具有畫家羅斯科(Mark Rothko)作品所擁有的特質，不只是褐紫紅色的長方形，更是綜合的、有質感的畫面，可以撫慰人心、活化思考。

我們有必要進一步分析音樂結構，以了解其為何能產生神奇力量。這或許比旋律、節奏及和聲更不易拆解，但是更能表彰「音樂」特性。經過這樣的分析，或許音樂就像視覺藝術一般，具有畫家羅斯科(Mark Rothko)作品所擁有的特質，不只是褐紫紅色的長方形，更是綜合的、有質感的畫面，可以撫慰人心、活化思考。光是出乎預期還無法解釋這一切。

總歸來看，許多音樂的特性其實無關音符序列或是拍子，反而與聲音雕琢、音色的豐富、互相連結與重疊音層構成的複合物件息息相關。此類型音樂，不論是由梅湘(Messiaen)或明尼斯垂(Ministry)所創作，均遠遠超越了音樂心理學家至今仍拘泥在找尋莫札特奏鳴曲中最高點的作法。

目前此方面研究仍有許多待填滿之處，因此進行相關科學研究一點也不嫌瑣碎。我們一開始可以先採試圖定義「音樂」不會有任何結果的論點，在過程中可能會遺漏了某些東西，或者納進了許多干擾因素。同時由於音樂具有面貌多樣的特性，我們也不應該因此發展出完整的科學理論。或許冥冥之中註定，大腦如何運作與人類從中獲益之間因果連結，存在著不可突破的極限。

本文原為二○○八年五月八日《自然》雜誌專文。作者柏爾(Philip Ball)為《自然》雜誌編輯顧問。