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在流行文化中,科学和音乐的关系一直是很紧密的,酷玩乐队有一首歌名就叫《The Scientist》,以至于你去谷歌搜索这个单词的话,首先会跳出来的是这首歌的mv。歌手艺人们喜欢在歌词中运用科学术语,也喜欢在录影中使用具有科学感的画面,当然,他们的视觉标志——唱片的封面,更是十分喜欢和各种自然学科,特别是物理学,搅和搅和。

《月之暗面》:彩虹光到底有几种颜色?

Pink Floyd,The Dark Side of The Moon,1973

Pink Floyd,The Dark Side of The Moon,1973

不知你有没注意到前几天网上流传的一个海报,说是明年年初Pink Floyd要重新组在一起,于伊斯坦布尔举行一场演唱会,后被辟谣。这充分证明了,歌迷对Pink Floyd的爱注定是永恒的,这支伟大乐队1973年发行的《月之暗面》(Dark Side of The Moon)是有史以来最著名最经典的摇滚专辑之一,而这张唱片的封套也是一次科学和艺术最为完美的结合,无数歌迷闭上眼睛都能想得起来那个一束白光被棱镜分解成彩虹穿出的画面。

Pink Floyd

Pink Floyd

三棱镜能够将太阳光的光谱呈现出来,是物理学家艾萨克·牛顿在1666年通过色散实验证实的现象,这个实验被誉为史上最美的科学实验之一。不过,你有没有注意到,在《月之暗面》上从棱镜右端出来的色带一共是六种颜色,并不是我们常识中认定的七种?

这真的是好有趣,我查了一下,Quora上面也有人问这个问题,有回答者开玩笑这样才能更好地凸显专辑音乐想要突出的精神疾病意味,亦即不健全。事实上这少了的一色要从色彩心理学角度给出答案。人类的眼睛有三种视锥细胞,这意味着我们能看到红黄蓝三种基本色,其余的颜色则是混合而来。再加上光谱带本身又是一个连续谱,因此彩虹色带到底有几种颜色,某种意义上可以说是一种主观感受的结果。

如果去读一读牛顿的原著《光学》,他在“由于光线的拐折和由此产生的颜色的观察”部分详细地描述了实验中的一些结果,你会发现,在书中如实的记载里头,有时候是发现了四种颜色,有时候是发现了五种颜色。但牛顿最终采用了红橙黄绿蓝靛紫七种颜色,可以说这属于一种有意而为,或者说出于“七”这个数字对他而言的神秘意义,而现代物理学家很多摈弃了靛色,因为更简单的色谱模型显然更方便。再细心一点的人可能还注意到过,同志群体的彩虹旗也是六色的。

《未知的快乐》:潮爆了的天文学信号

Joy Division, Unknown Pleasures,1979

Joy Division, Unknown Pleasures,1979

后朋克鼻祖Joy Division乐队在他们短暂的组合生涯中推出过这张《未知的快乐》(Unknown Pleasures,1979),由此名震江湖足以留名青史。不仅里面的音乐是里程碑式的存在,专辑封面更是一个标志性的广为传播的图案。这张简洁黑白图像最初来自射电天文学家哈罗德·克拉夫特于1970年9月提交的博士论文《脉冲轮廓的无线电观测和十二脉冲星的散射测量》,记录的是天文史上第一颗被确认的脉冲星CP 1919的脉冲信号,周期1.377秒。《科学美国人》上的一篇文章曾专门就此封面谈了谈人类找到脉冲星的过程是多么不易。

脉冲星是一种特殊类型的中子星。宇宙中的恒星,当它们燃料耗尽进入死亡之后,会有三种结果,中子星是其中一种。质量和太阳差不多的恒星会自身坍缩成一颗白矮星;质量至少比太阳质量大20倍的超巨星可能会形成黑洞;而质量介于上述两者之间的恒星,在生命终结时会留下一个密度极高的中子星,它的引力是如此之大,乃至于质子和电子都合在一起变成了中子,一个比较直观的方式可以用来理解一下这种压缩的程度:质量大约相当于太阳的中子星,直径仅约20公里。

Joy Division 乐队

Joy Division 乐队

早在1934年就有人提出了中子星的假设,但在当时,观察它们几乎是不可想象的一件事,因为它们太小了,发出的电磁波微乎其微。

1967年,当时还是一名博士生的女天文学家乔瑟琳·贝尔,发现来自狐狸星座当中的一颗星体会发出周期性的电波,他们还开玩笑给它取了个绰号叫做“小绿人1号”,因为这些信号犹如天外来客一样让人惊喜。后被证实是一种高速旋转的中子星,由于这种星体本身存在着极大磁场,它的辐射只能沿着磁轴方向从两个磁极区出来,这样在其旋转过程中,会如同灯塔探照灯一样隔一段时间对着地球的方向扫一遍,脉冲现象由此而来。

不过有一点要补充说明一下,乔瑟琳·贝尔并未获得应得的荣誉,1974年是她的导师休伊斯被授予了诺贝尔物理学奖,这一届颁奖也被人叫做“没有贝尔的诺贝尔”(no bell Nobel),以讽刺其不公正。

因为JD的缘故,CP 1919的脉冲信号后来就成了著名的流行文化符号,会出现在文化衫、文身、手机壳等各种年轻人的潮物上,我记得卡尔·齐默那本讲科学纹身图案的《万物身刻》(Science Ink)当中就收入有一条这个文身。

《是这样吗》:从臀部到粒子物理的转变

The Strokes,Is This It,2001

The Strokes,Is This It,2001

来自纽约的另类摇滚乐队The Strokes的处女专辑《是这样吗》(Is This It)发行于2001年,这张专辑的封套有一个非常戏剧的故事。最初,他们采纳的是摄影师Colin Lane所拍摄的一张他当时女朋友的屁股侧面,在靠近腰部部位按着一只戴着黑手套的手。

这张专辑推出之后他们简直可以说是一炮而红,但也树大招风,封面被指责性意味太明显,面临被禁,只能换一个封面再出新版。很快他们找到了“比屁股更酷的东西”,那就是科学。新的封面是来自欧洲核子研究中心在上个世纪70年代进行高能粒子实验中的照片,展示了亚原子粒子在气泡室当中的运动轨迹集合。

The Strokes 乐队

The Strokes 乐队

亚原子粒子很难直接被观察到,物理学家们一直在绞尽脑汁,想要捕捉它们的身影。1896年威尔逊提出了云室的构想并在1911年被真正实现:这是一个充满过饱和蒸汽的盒子,当带电粒子通过时会使蒸汽离子化,蒸汽凝结在离子上形成液滴,粒子的轨迹由此变得可见。

唐纳德·格拉泽在1952年发明了气泡室,它的工作原理与云室类似,但里面采用的是过热液体而非蒸汽。1973年,欧洲核子研究中心的气泡室Gargamelle在发现弱中性电流方面发挥了重要作用,对于证实电弱理论至为关键,这一理论对弱力和电磁力做了统一。

当然真正的实验照片没有那么色彩丰富,我们在《Is This It》上看到的其实是一个艺术增强版,不过The Strokes其实也不是最早在封面中启用这个酷造型的艺人,我看到io9网站的讨论中有人爆出,早在1988年,吉他手布鲁斯·贝克沃就在《事物天性》(The Nature of Things)这张专辑捷足先登了呢。

对了,最后我能嘚瑟一下我有屁股封面的那个版本嘛……

《固体空气》:看不见的气流也会留下光影

John Martyn,Solid Air,1973

John Martyn,Solid Air,1973

比起前面几支乐队来说,英国艺人、把布鲁斯、爵士和英国传统音乐完美融合在一起的约翰·马丁名头可能没有那么大,但他的这张《固体空气》(Solid Air,1973)我还是非得介绍一下不可,两个原因:第一,它是向文艺青年都爱的死于抑郁症的民谣歌手尼克·德雷克致敬的专辑,第二,有一个超美的冷知识在里头,那就是纹影摄影术,Schlieren photograph。

John Martyn

John Martyn

Schlieren来自德语,意为条纹,指的是透明材料中的光学不均匀性,这种不均匀不一定能为人眼所见。1665 年罗伯特·胡克(对,就是那个和牛顿一直吵的胡克定律的发现者)首次使用大型凹透镜和两支蜡烛观察到了这种现象:他用一支蜡烛作为光源,而从第二根蜡烛上升起的暖空气就表现为纹影。

后来发明傅科摆的那个傅科在1859年发明了纹影摄影装置,但真正对这个系统做出长足改进的则是德国物理学家托普勒,也就是开发出了真正意义上的纹影摄影术:利用气流对光波的扰动,拍下肉眼难以观察到的气流形态和变化。在现代物理学研究中,这项技术最初被应用于拍摄风洞的气流,特别是高速激波,后来被应用于反隐形飞机。

另外还有不少专辑封面,用到了物理学当中的图像、符号乃至人物,这里就不详细介绍了,简单列举如下,不分先后:

极简音乐代表人物Philip Glass的Einstein on the Beach、Rework,分别出现了质能公式和类似于磁粉形成的一个场域分布👇

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Tangerine Dream的Rubicon, 2eit,前面是高速摄像机下的液面,后面是日食👇

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Carbon Based Lifeforms乐队的Twentythree,出现的是射电望远镜👇

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德国古典哥特金属乐队Haggard的Per Aspera Ad Astra,用的是伽利略头像还有他的圆形轨道理论,伽利略不接受开普勒的椭圆轨道👇

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著名的Pearl Jam乐队的Binaural用的是哈勃天文望远镜拍摄的沙漏星云MyCn 18👇

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而Joy Division的单曲Transmisson的封面用了猎户座星云👇

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Velvet Undergroud乐队的VU (Vinyl, LP) at Discogs,因为是VU,所以用了个测VU的,可以啊👇

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Kraftwerk前成员Karl Bartos的Atomium,封面是一个原子球塔,高102米的该塔是布鲁塞尔的地标性建筑,1958年专门为布鲁塞尔世博会而建,由相互连通的九个直径18米的球体组成,代表一个被放大1650亿倍的铁原子👇

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挪威黑金属乐队Arcturus的The Sham Mirrors,右上是阿波罗宇宙飞船的模型图👇

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Jefferson Airplane 的Crown of Creation,一个核爆蘑菇云👇

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参考文献

  1. https://io9.gizmodo.com/the-best-science-inspired-album-covers-of-all-time-1450236056
  2. https://davidgozzard.com/2018/04/18/facing-the-music-science-inspired-album-covers
  3. https://blogs.scientificamerican.com/sa-visual/pop-culture-pulsar-the-science-behind-joy-division-s-unknown-pleasures-album-cover
  4. Wikipedia
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3 Responses to “让这些著名唱片封面又酷又美的,是背后那些物理学”

  1. 匿名说道:

    70年代的文化

  2. 火焰说道:

    请问:70年代是什么时候?是不是第7个世纪?

  3. 小崔说道:

    特别好

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