概論
音樂與自然界
音樂是什麼？這是自古以來人們不斷探索的一個課題。不同的時期，從不同的角度，人們有不同的見解。
可以說音樂是人們心靈的呼喚，人類感情的升華，科學與藝術的結合，也可以說音樂不過是聲波的一種而已。
古人曾經認為，音樂是一種自然的反映。古希臘人曾把音樂的標誌畫成一張弓，上麵有弦，有箭。弓箭是一種狩獵的工具，而其本身又是一種樂器。這種標誌作為一種音樂的象征一直演變流傳至今，如。中國古代也傳說，黃帝命一位名叫伶倫的樂官到西山采集竹子，作為十二律的律管。這些都反應出音樂來自自然。在人類掌握自然規律不足時期，喜歡任意的類比，在我國古代就有人曾把音樂中的六律和六呂，即黃鍾、大呂、太簇、夾鍾、姑洗、仲呂、蕤0004賓、林鍾、夷則、南呂、無射、應鍾依次對應從十一月到次年十月的十二個月份，下表，這當然是無科學根據的。
不管是西方還是東方，都有人把音樂與顏色對應起來。就算是大科學家在未知事物麵前也不免流俗，如牛頓曾以赤、橙、黃、綠、青、藍、紫對應於C、D、bE、F、G、A、bB七個音名：
自然界司空見慣的聲響：潺潺的小河流水，唧唧的蟲聲細語，或是自然界有節奏的回聲，陣陣的海浪拍岸，聲聲的林濤起伏……都已經進入了我們的音樂之中，而且還用電子合成器來模擬和仿製。
讓自然的某種存在，如色彩、溫度以至於人的呼吸來調製音樂，甚至把複雜的生物分子結構利用計算機與音樂對應起來等等。這也許是人類回歸自然的一種表現，也是當前科學與藝術發展的一個趨勢。
音樂聲學——科學與藝術結合的寧馨兒
科學與藝術的關係在近幾年又被不少人重新提出來了。事實上它是一個一直被前人先哲們爭議不休的古老課題。自古至今，多少科學家、藝術家、哲學家對此發表過他們的真知灼見。有人強調他們之間的差別，認為“科學探索大自然，而藝術則探索人的心靈”，“科學著作的生命很短，而藝術則永葆青春”。有人則強調它的共性，認為“藝術家的猜想與科學家的發現多麼相似”。直到現在，人們仍在爭論：未來屬於科學還是屬於藝術？
早在古希臘時代，科學與藝術就是相互溝通、相互滲透、並存發展的。在聲學的發展過程中，音樂與物理、數學一直密切相關。許多科學家、哲學家認為，科學的諧和與藝術的諧和都是美的體現。
然而到了中世紀以後，科學與藝術在形式上分了家，並各自向著自己學科的深入方向發展，內容也越分越細，這當然是一種進步。但是，一道不可逾越的鴻溝在科學和藝術之間形成了，並且在人類發展的相當長的時間裏，人們對它們的共性沒有作更多的強調。
隨著近代科學的發展，人類又重新認識了科學與藝術之間不可分割的內涵所在。正如19世紀法國文學家福樓拜所說：“藝術越來越科學化，科學越來越藝術化，兩者在山麓分手，有朝一日，將在山頂重逢”。而今天這種重逢已並非是一種簡單的握手，而是有著更深更廣的內涵，更新的形式和表現。這也正說明了人類文明正在攀登一個新的高峰。
當前，科學與文化的發展，除了有各門學科各自的前沿以外，還有三個特點：一是各種門類學科，包括自然科學、社會科學、技術科學、哲學和藝術等學科的交叉與滲透；二是作為主體的人和客觀世界的融彙和結合，人們越來越看到自身的價值；三是計算機的滲入。音樂就處在這三個特點的交彙處。以往以研究音樂的客觀基礎及樂器發聲為對象的科學——音樂聲學，現在已涉及到物理學、音樂藝術、電子學、計算機科學、生理學、心理學、美學等學科。因此，現代的音樂聲學已經是一門與高科技結合的新的交叉學科。圖(1-2)
音樂聲學與各學科的關係
科學與藝術有許多共同的規律。比如：
要素構成規律：即每個學科的各個層次，都是由一些要素構成的。樂的物理實質是振動的傳播。振動由強弱、頻率、時間等要素構成。反映到主觀聽感上，又有音調、響度、音色和時值等要素。而這些要素的彙合又形成了高一層次的旋律、節奏、和弦、曲式等。這些高一層次的要素又進一步形成了不同的音樂風格和體裁。又如物理學的各個分支也無不由一些基本物理量彙合而成。
形式規律：包括對稱、節律、統一、對比、均衡、比例、變化、主從、運動、裝飾、符號規律學等。例如：構圖要均衡，物體結構要均衡，心理要平衡；音樂有節律，天體有運動周期，經濟發展也有節律；音樂有裝飾，美術也有裝飾等。
量的規律：自然科學是定量的，這不容置疑。社會科學，如國力評估、物價指數等，也是定量的。在藝術的範圍裏，如：音色的感覺、音樂的評價等等都是朝著定量的方向發展，電子計算機應用於藝術，更促進了量化的過程。
創造規律：音樂與物理及其他學科一樣，需要創造性思維。如歸納，抽象、演繹，多元化的思維觸角，信息反饋等，這些都是普遍的。形式方法、結構方法、移植方法、模擬方法等發明創造方法，不管在哪裏都是行之有效的。
學科思想規律：各個學科的各個局部均有其具體的指導思想，如物理思想、建築思想、發明思想、文學創作思想、音樂創作思想等。
美的規律：人間萬物充滿著美，有自然美、音樂美、技術美等。一切美好的事物總是人類所向往的。追求美是人的天性。
在這本小冊子裏，我們把音樂聲學作為科學與藝術結合的產物來對待，把它放到當今時代的列車上，站在縱觀當前科學、文化發展特點的高度，從科學與藝術結合的角度，自覺地應用科學與藝術的共同規律，以發展的眼光去敘述音樂與物理的關係。在以後的章節中，我們將選擇一些問題來一一進行討論。
是音樂還是物理
聲學是自然科學中最古老的學科之一。在人類誕生以前，自然界即有聲源的存在，如雷聲、風聲以及海浪拍擊聲、山崩地裂聲等。
聲學從一開始就與音樂分不開。從古希臘時代起，畢達哥拉斯就研究重量不同的鐵錘敲擊能發出不同的音，得出重量與發聲的高低有關的結論。繼後，伽利略用不同弦線的振動研究音的高低。18、19世紀的克拉尼研究膜、竿、板的振動圖案。19世紀的亥姆霍茲提出的和聲理論，至今仍是聲學研究中的重要基礎。亥姆霍茲認為，樂音是空氣的周期振動引起的，樂音可以用音調、響度和音色區分，由泛音的數目及強度決定音色。19世紀愛迪生發明記錄聲音的機器，用來記錄聲音。如今，英國的音響博物館還有世界上第一次記錄下來的“瑪麗有隻小羊羔”的珍貴資料。
我國聲學發展史中，主要的成果是樂器製造。曾侯乙編鍾集中反映了我國在幾千年前聲學的成就。編鍾跨有五個八度的音域；用十二律並兼有五度、三度關係；有六個調記錄；有標準音高；而且發展了有兩個基頻的編鍾。另外，我國古代對於共鳴的研究，弦的振動、管的音調的研究等都是通過樂器來進行的。
從近代的聲學發展來看，在電聲發展中，音樂電聲占有很大的比重。建築聲學中音樂廳、歌劇院、電影院、多功能場館的建築都是與音樂離不開的。語言聲學的研究與音樂聲學有許多處是相重疊的。心理聲學與生理聲學當然與人的歌唱發聲、嗓音結構及對音樂的接收和感受分不開。聲學學科中對樂音的測量始終是一個不可缺少的內容。計算機科學中，計算機音樂是一個正在興起的分支。不僅是可聽聲，諧波中的超聲部分對音樂也是起作用的。