Jazz-Musik und Physik haben viel mehr gemeinsam, als Sie denken


Es mag nicht wie Musik, die viel auf den ersten Blick mit der modernen Physik zu tun hat. In seinem neuen Buch das Jazz der Physik: die geheime Verbindung zwischen Musik und die Struktur des Universums, Brown University Physiker Stephon Alexander, dass die Verwendung argumentiert Musik als Analogie kann Aufschluss über einige der tiefsten Mysterien in der Kosmologie.

Alexander ist nicht Ihre typischen Physiker. In Trinidad geboren und wuchs in der Bronx, entwickelte er beiden Leidenschaften für Jazz und Physik an einem frühen Alter. Als Student er spielte Saxophon in jazz-Clubs und Einsteins Gleichungen beherrscht. Es ist eine einzigartige Perspektive, die seine Herangehensweise an beide informiert; beispielsweise sieht er wegweisende Coltranes Giant Steps -Album (1960), mit seiner Marke "Platten aus Ton," als das "sonic Äquivalent zu Einsteins Biegen des Raum-Zeit-Gefüges." Gizmodo holte Alexander zu diesem versteckten Link erfahren.

Gizmodo: In gewisser Weise ist dies das perfekte Timing für ein Buch über den Jazz der Physik. Gibt es ein großes Interesse an Sonifikation – wissenschaftliche Rohdaten in Klang zu verwandeln – sowohl für ungewöhnliche Musik zu schaffen, und als einzigartige Weise spotting-schwer fassbaren Muster in den Daten. Die LIGO Zusammenarbeit nur festgestellt Gravitationswellen und verwandelte sich diese Daten in ein akustisches "zwitschern." Wir sind jetzt anhören, als auch mit Blick auf unsere Welt.

Stephon Alexander: genau. Ich glaube, dass durch Wiederherstellen der Verbindung der Disziplinen Physik und Musik aber Analogie, wir beginnen können zu verstehen, Physik durch Klang. Das Universum hat Schallwellen: Harmonie und Resonanz sind universelle Phänomene, die verwendet werden können, um die Dynamik des frühen Universums erklären. Wenn Sie es hören, klingt es nicht musikalisch. Aber [mit Sonifikation] informieren Sie, dass soliden Rohdaten mit der Frage der Wissenschaft zur hand, und Sie verwenden, um Sie zu etwas neuem zu führen.

Dann ist das Gegenteil davon. Ich kann aus Sicht der musikalischen nehmen mein Verständnis der Physik der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, zum Beispiel, oder die rohe Klangkarte, die wir aus den WMAP-Daten [von der NASA Wilkinson Mikrowellen Anisotropie Probe] erhalten und optimieren, um Musik zu machen. Ich arbeite an ein jazz-Album richtig jetzt mit einigen Konzepten in das Buch.

Sie schreiben darüber, wie Modelle der neuronalen Schaltkreise im Gehirn landete Ihre Forschung auf Supraleitung und der großräumigen Struktur des Universums zu informieren, wenn Sie ein Student in Leon Cooper Gruppe an der Brown University waren. Das ist ein starkes Argument für das Verständnis der Mathematik: Es kann versteckte Korrekturen zu offenbaren.

Alexander: Es ist das Herzstück meines Buches. Sie sehen die Wellengleichung in der Stringtheorie, Sie sehen es in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung, und Sie sehen es in einer Gitarrensaite. Diese Gleichung gilt für diese sehr verschiedene Dinge, die scheinbar nichts miteinander zu tun haben. Die Mathematik ist das Bindegewebe. Gibt es ein intuitive Aspekt in der Physik; Manchmal muss man diese verrückte Sprünge zu machen. Das, was, das ich [als Physiker tun] gehört versuchen, Verbindungen zwischen den Dingen, die Menschen nie daran gedacht, zu verbinden. Wenn was dran ist, wird die Mathematik die Wahrheit sagen. Einige versteckte Gleichung wird diese Dinge verbinden.

String-Theorie scheint vor allem mit Menschen wegen der musikalische Analogie mitschwingen: unser Universum ist "bestehend aus" Diese winzigen Fäden, die Angelegenheit auf der grundlegendsten Ebene bilden, und der verschiedenen Möglichkeiten, die sie vibrieren bestimmen die Eigenschaften der Elementarteilchen und fundamentalen Kräfte. Als Sie in dem Buch sagen, ist es wie eine wissenschaftliche "Music Of The Spheres." Aber die String-Theorie hat in den letzten Jahren auch in einige ernsthafte Probleme führen.

Alexander: Es ist in einem Multiversum Probleme laufen. Ich würde sagen, dass die String-Theorie postmodernen bekommen hat. Alten Stringtheorie ist Bebop wie neue String-Theorie zu Freiform. Wenn es geht, eine wahre Theorie zu sein, muss es die Feinabstimmung Problem unterzubringen.

Für unsere Leser: Es gibt ca. 30 Zahlen (sogenannte Naturkonstanten), die die Massen der Elementarteilchen und die Stärke der vier fundamentalen Kräfte definieren. Sie haben klar definierte Werte, aber nur wenige von diesen Zahlen zu ändern – sogar ein wenig — und das Universum wäre eine ganz andere, weit weniger komplexer und interessanter Ort. Und Physiker weiß wirklich nicht, warum diese Zahlen haben die Werte, die sie tun. Das ist die Feinabstimmung Problem.

Alexander: rechts. In der jazz Musik ist der springende Punkt bei der Improvisation, Sie die Tradition schieben. Das ist die Tradition. Miles Davis, Ornette Coleman und Coltrane waren immer die Grenzen. Also lasst uns akzeptieren, dass die String-Theorie ist eine musikalische Theorie. Wie können wir Improvisation hinein setzen?

"Alte String-Theorie ist Bebop neue String-Theorie zu Freiform ist."

Ich kam mit dieser Idee, dass das Universum wie ein Improvisations-System. Es ist ein zyklisches Universum [d. h. das Universum regelmäßig erfährt wiederholen "Zyklen" von Big Bangs und große knirscht]. In diesem Szenario die Koppelung Konstanten der Natur sind improvisiert, die gleiche Weise, dass ein Jazzsolist improvisiert und eine Chance in jedem Zyklus bekommt eine andere Sicht auf die Improvisation zu.

Dies zwingt die String-Theorie zum Bruch eines eigenen Regeln: es erlaubt nicht, diese Dinge genannt "ghost Felder." [Anmerkung der Redaktion: in der theoretischen Physik, der Begriff "Ghost" bezieht sich nicht auf irgendwelche übernatürlichen Phänomen, sondern um ein Objekt, das kann nützlich für Berechnungen bisher noch keine echte physikalische Bedeutung.] Aber wenn diese Koppelung konstanten improvisieren müssen, benötigen Sie ein Gespenst Feld. Um die String-Theorie, die Platz für Improvisation im Universum zu machen, muss die Theorie über seine eigenen Grenzen hinaus geschoben werden.

Es ist riskant, Grenzen, aber vor allem, wenn es um die spekulativere Aspekte des 21. Jahrhunderts Kosmologie geht. Haben Sie jemals Angst, dass Sie sich auf dem Holzweg rechtdrehend werden könnte? Was passiert, wenn Sie einen Fehler machen?

Alexander: bekomme ich nur in meiner Forschung besorgt wenn ich keine Fehler zu machen bin. Das ist meist ein Zeichen, das ich nicht auf etwas Interessantes. Ich bin nicht drängen, so hart wie ich sein sollte. Wieder gibt es eine Metapher, um Jazz: improvisieren zu umarmen, einen Fehler zu machen. So spielen Sie eine falsche Note. Na und?

Ich hatte einen Musiklehrer, einmal, die mir geben sollen Lektionen Fortgeschrittene. Stattdessen gab er mir eine Muster aus vier Tönen in jeder Tonart spielen. Ich bin wie, "Was zum Teufel machst du mir dies für den Menschen zu tun?" Und er sagte: "Mach dies unter dem Finger... Wie eine Tänzerin oder Acrobat Sie werden sich verlieben, du spielst das falsche zu tun. Das ist der springende Punkt. Dies lehrt, wie man fallen. " Ein guter Improvisator ist beständig abnimmt und dann verwandeln, die einen anderen Weg, der interessant ist.

Es gab viele Diskussionen über die Notwendigkeit für mehr Vielfalt in der Physik, die traditionell von den weißen Männern dominiert wird. Ist Ihr Erfolg Beweis, das Feld zu ändern beginnt, aber was können Physiker tun, um ihre Reihen zu erweitern?

Alexander: Es gibt sicherlich Druck gibt, um in eine bestimmte Form passen. Wir müssen erkennen, dass die Form etwas illusorisch ist. Wir könnten von anderen erfolgreichen geistigen Traditionen lernen. Jazz-Musik ist eine amerikanische Kunstform, und ein großer Teil der die treibende Kraft dahinter war der Inklusivität. Was passiert, wenn jemand, etwas Dummes vor einer Gruppe von hochintelligenten Physiker sagt? Was Sie nicht tun möchte, ist sie zermalmen. Inspirieren sie zu gehen, Dinge zu überdenken und wieder stärker kommen möchten.

"Ein guter Improvisator ist beständig abnimmt, und dann verwandeln, die einen anderen Weg, der interessant ist."

Es gibt Seelen da draußen, die eine natürliche, intuitive Begabung für Physik, sondern sind auch nicht gesagt. Ich war einer von jenen Seelen. Der jazz-Tradition und wird betreut von Musikern, ist was hielt mich flott in mein Streben, ein Physiker zu werden. Wir neigen dazu, vorrangig auf eine besondere Art des Denkens in der Physik, und wir denken, dass das ist, was ein Physiker sein soll. Ich bin versucht, mehr Exposition gegenüber bestimmten Physiker geben, die verschiedene Modi des Denkens hatte – Menschen wie Leon Cooper. Da einige meiner besten Schüler nicht wie die Charaktere aus The Big Bang Theorysprechen.

In meinem Buch Rede ich Improvisation als Mittel durch die Physiker in das unbekannte eingreifen können. Ob es Physiker oder nicht wissen, sind sie mit ihren Gleichungen und Konzepte zu improvisieren. Gibt es ein integrativer Platz, die sie für einander schaffen – und vielleicht nicht für andere Menschen zu schaffen. Inklusion ist noch deutlicher in der jazz-Tradition. Es geht darum, jemanden, der einen Fehler auf der Bühne zu machen, und Sie halten den Raum dafür, eine Struktur zu schaffen, so dass die falsche Note richtig klingt. Dem Gebiet der Physik kann noch weiter wachsen, wenn wir mehr wie Miles Davis, Charlie Parker und Thelonius Monk zu werden – einen Raum schaffen, so dass jeder kann hineinspringen und seien Sie Teil des Gesprächs.

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