Как Пифагор и Птолемей измерили относительную высоту музыкальных нот?

И Пифагор, и Птолемей считали, что интервалы между нотами в музыке должны быть отношениями небольших целых чисел. Это известно как просто интонация. Пифагору нравилось, чтобы они производились от октав (2: 1) и чистых квинтов (3: 2), что представляет собой настройку с тремя пределами. Птолемей был более гибким, и его гаммы настроены на 5 пределов.

Но как они измерили относительную частоту двух нот? Откуда они вообще знали, что звук, который они слышали, был результатом частоты вибраций?

Сегодня я могу сделать запись ноты на флейте с помощью Audacity (аудиопрограмма), а затем посмотреть на форму волны, чтобы увидеть, что она повторяется 440 раз в секунду. В качестве альтернативы я могу использовать электронный тюнер, который мгновенно сообщит мне частоту нот.

Но Пифагор умер в 495 г. до н.э., а Птолемей умер в 170 г. н.э., так что этих технологий у них явно не было. Так как же они измеряли частоту звуков и соотношения между ними?

Я думал, что дело в том, что отношения были получены из длин струн, а не частот.
@Dekkadeci действительно. У них могло быть представление о том, что скорость вибрации пропорциональна длине струны, но вибрация, похоже, не является необходимым компонентом теории, и в этом случае не имеет значения, была ли у них такая идея. Конечно, они должны были признать, что постоянное напряжение было требованием, и я полагаю, что у них должно было быть какое-то представление о том, что у струн и духовых есть что-то общее, и это, вероятно, была вибрация.

Ответы (2)

Насколько мне известно, не было конкретной известной частоты одного тона, которую можно было бы сравнить с конкретной известной частотой другого тона.

Однако было относительно просто дернуть за струну, услышать высоту тона. Затем дерните струну на половине ее длины (возможно, надавив на струну в этой точке или коснувшись струны на полпути) и услышите, что струна воспроизводит тот же звук, только выше.

Для математического ума такого человека, как Пифагор, не так уж и много, что он смог определить, что частота должна быть в два раза выше. Точно так же, когда струна составляла одну треть длины, высота тона была в 3 раза выше.

Этот интервал, который мы сейчас называем квинтой, представляет собой самое близкое математическое отношение, которое может существовать между двумя разными нотами. И экстраполируя этот 5-й интервал, можно математически вывести все двенадцать тонов, составляющих нашу современную систему настройки. Даже не зная начальной высоты тона в герцах, соотношение между нотами возникло из физического явления.

Они использовали монохорд, инструмент, состоящий из одной длинной струны. Струну можно было укоротить (прикоснувшись, как мы это делаем сейчас) и измерить относительную длину длин струн, дающих тоны. Вместо того, чтобы иметь дело с частотами, эти ребята имели дело с длинами струн.