الموسيقى والرياضيات
نظرية الموسيقى ليس لديها أسس بديهية أو مُسَلَّمَات في الرياضيات الحديثة، ومع ذلك يمكن وصف أساس الصوت الموسيقي رياضيا (في علم الصوتيات) بحيث يعرض «مجموعة رائعة من خصائص الأعداد». عناصر الموسيقى من الشكل، والإيقاع، والمتر، وطبقات النوتات ووتيرة نبضها يمكن أن تكون مرتبطة بقياس الوقت والتردد، وتقدم نظائر جاهزة في الهندسة.

أدت محاولة إنشاء طرق جديدة لتركيب الموسيقى وسماعها والتواصل معها إلى تطبيقات موسيقية لنظرية المجموعات والجبر التجريدي ونظرية الأعداد. قام بعض الملحنين بدمج النسب الذهبية وأعداد فيبوناتشي في عملهم.

التاريخ 
على الرغم من أن الصينيين والهنود والمصريين وبلاد ما بين النهرين قد درسوا المبادئ الرياضية للصوت، فإن الفيثاغوريين (ولا سيما فيلولاوس وأرخيتاس) في اليونان القديمة كانوا أول باحثَيْن عُرِفَ أنهم حققوا في التعبير عن المقاييس الموسيقية من حيث النسب العددية، ولا سيما نسب الأعداد الصحيحة الصغيرة. كان مذهبهم المركزي هو أن «الطبيعة كلها تتكون من انسجام ناشئ عن أعداد».

منذ زمن أفلاطون، كان التناغم يُعتبر فرعًا أساسيًا للفيزياء، يُعرف الآن باسم الصوتيات الموسيقية. يُظهر منظِّرو الهنود والصين الأوائل مناهِج مماثلة: سعى الجميع إلى إظهار أن القوانين الرياضية للتوافقيات والإيقاعات كانت أساسية، ليس فقط لفهمنا للعالم انما أيضاً لرفاهية الإنسان. كونفوشيوس، مثل فيثاغورس، اعتبر الأعداد الصغيرة 1,2,3,4 مصدراً لكل الكمال.

الوقت والإيقاع والمتر 
بدون حدود التركيب الإيقاعي - وهو ترتيب أساسي متساوٍ ومنتظم لتكرار النبض واللكنة والعبارة والمدة - لن تكون الموسيقى ممكنة. الاستخدام الموسيقي الحديث لمصطلحات مثل المترِ (أي الأنماط واللكنات المتكررة) والميزان يعكس أيضًا الأهمية التاريخية للموسيقى، جنبًا إلى جنب مع علم الفلك، في تطوير العد والحساب والقياس الدقيق للوقت والتردد الأساسي للفيزياء. 

غالبًا ما تبني عناصر الشكل الموسيقي أو الصيغة الموسيقية أبعاداً صارمة دقيقة أو هياكل متشابهة (قوى الرقمين 2 و 3).

شكل موسيقي 
الشكل الموسيقي هو الخطة التي يتم من خلالها تمديد قطعة قصيرة من الموسيقى. يستخدم مصطلح «الخطة» أيضًا في الهندسة المعمارية، والتي غالباً ما يتم مقارنة الشكل الموسيقي بها. مثل المعماري، يجب على الملحن أن يأخذ في الاعتبار الوظيفة التي يهدف العمل من أجلها والوسائل المتاحة وممارسة الاقتصاد والاستفادة من التكرار والترتيب. تُظهر الأنواع الشائعة من الأشكال المعروفة باسم «الثنائية» و«الثلاثية» مرة أخرى أهمية القيم الصغيرة في وضوح الموسيقى وجاذبيتها.

التردد والانسجام 

السُّلم الموسيقي عبارة عن مجموعة منفصلة من الدرجات الموسيقية المستخدمة في صنع الموسيقى أو وصفها. السلم الموسيقي الأكثر أهمية في التقاليد الغربية هو "diatonic scale" لكن تم استخدام مقاييس أخرى كثيرة في عصور تاريخية مختلفة وأجزاء من العالم. كل درجة تقابل تردد معين، معبراً عنه بالهرتز (Hz)، يشار إليه أحيانًا بدورات في الثانية (cps). السلم له فاصل زمني من التكرار، عادة ما يكون الأوكتاف. يشير اوكتاف أي درجة إلى تردد مرتين بالضبط لهذه الدرجة.

النجاحات في الموجات فوق الصوتية هي نوتات موجودة عند الترددات أربعة وثمانية وستة عشر مرة، وما إلى ذلك، من التردد الأساسي. تسمى النوتات أو الدرجات الموسيقية على ترددات نصف، وربع، وثمانية، وما إلى ذلك من الأساسيات، أوكتافات فرعية. لا توجد حالة في التناغم الموسيقي حيث إذا اعتبرت درجة معينة من التوافق، تعتبر أوكتافاتها غير ذلك. لذلك، عادةً ما يتم العثور على أي نوتة أو نغمة وأوكتافاتها بشكل مشابه في الأنظمة الموسيقية (على سبيل المثال، سيتم تسمية كل شيء باسم doh أو A أو Sa ، حسب الحالة).

عند التعبير عن عرض النطاق الترددي، يمتد أوكتاف A 2 –A 3 من 110   هرتز إلى 220   هرتز (الامتداد = 110   هرتز). الاوكتاف التالي يمتد من 220   هرتز إلى 440   هرتز (الامتداد = 220   هرتز). يمتد الاوكتاف الثالث من 440   هرتز إلى 880   هرتز (الامتداد = 440   هرتز) وهلم جرا. يمتد كل أوكتاف متتالي إلى ضعف نطاق التردد الخاص بأوكتاف سابق.

نظرًا لأننا مهتمون غالبًا بالعلاقات أو النسب بين النوتات (المعروفة بالفواصل الزمنية) بدلاً من النوتات الدقيقة نفسها في وصف السلم، فمن المعتاد الإشارة إلى جميع درجات السلم من حيث نسبتها من درجة معينة، والتي يتم إعطاء قيمة واحدة (غالبًا ما تتم كتابتها 1/1)، وبشكل عام النوتة تعمل كمنشط أو قرار للسلم أو المقام الموسيقي. للمقارنة بين حجم الفاصل، وغالبا ما تستخدم سنتا (cents).

الضبط الفيثاغوري يعتمد فقط على التوافق التام، أوكتاف (مثالي)، خامس، رابع مثالي. وبالتالي فإن الثلث الرئيسي لا يعتبر ثلثًا ولكنه ديتون، حرفيًا «نغمتان»، وهو (9: 8) 2 = 81:64، بدلاً من المستقل والتوافقي فقط 5: 4 = 80:64 أدناه مباشرة. النغمة بأكملها هي فاصل ثانوي، مشتق من أخمسي الكمال، (3: 2) 2 = 9: 8.

تناغم المزاجية المتساوية 
في الحالة المزاجية المتساوية، ينقسم الأوكتاف إلى أجزاء متساوية على مقياس لوغاريتمي. في حين أنه من الممكن بناء مقياس مزاج متساوٍ مع أي عدد من النوتات (على سبيل المثال، نظام النغمات العربية ذو 24 نغمة)، فإن الرقم الأكثر شيوعًا هو 12، والذي يشكل مقياس لوني متساوي المزاج. في الموسيقى الغربية، يُفترض عادةً التقسيم إلى اثني عشر فاصلًا ما لم يتم تحديد خلاف ذلك.

بالنسبة إلى المقياس اللوني، يتم تقسيم الأوكتاف إلى 12 جزءًا متساويًا، كل نصف نغمة (نصف درجة) هو الفاصل الزمني للجذر الثاني عشر لخطوتين بحيث تضيف اثنا عشر من هذه الخطوات النصفية المتساوية إلى أوكتاف بالضبط. باستخدام الأدوات المقلقة، من المفيد جدًا استخدام مزاج (temperament) متساوٍ بحيث ينتقل التوتر بالتساوي عبر الأوتار. في التقليد الموسيقي الأوروبي، تم استخدام مزاج مساو لموسيقى العود والإيتار في وقت أبكر بكثير من الآلات الموسيقية الأخرى، مثل لوحات المفاتيح الموسيقية. بسبب هذه القوة التاريخية، أصبح الآن مزاجه المتساوي الإثني عشر نغمة هو نظام التجويد السائد في العالم الغربي، وفي كثير من دول العالم غير الغربي.

وصلات رياضية

نظرية المجموعات 
تستخدم نظرية المجموعات الموسيقية لغة نظرية المجموعات الرياضية بطريقة أولية لتنظيم الأشياء الموسيقية ووصف علاقاتها. لتحليل بِنية قطعة من الموسيقى (عادةً ال atonal) باستخدام نظرية المجموعة الموسيقية، يبدأ الفرد عادةً بمجموعة من النغمات التي قد تشكل دوافع أو عصب. من خلال تطبيق عمليات بسيطة مثل التبديل والانقلاب، يمكن للمرء اكتشاف هياكل عميقة في الموسيقى. وتسمى العمليات مثل التحول والانعكاس متساوي القياس لأنها تحافظ على الفواصل الزمنية بين النغمات في المجموعة.

الجبر المجرد 
للتوسع في أساليب نظرية المجموعة الموسيقية، استخدم بعض المنظرين الجبر المجرد لتحليل الموسيقى. على سبيل المثال، تشكل فصول الملاعب في أوكتاف مقسّم بالتساوي مجموعة أبيلية تضم 12 عنصرًا. من الممكن وصف «التجويد فقط» من خلال زمرة أبيلية حرة.

نظرية التحول هي فرع من نظرية الموسيقى التي وضعها ديفيد لوين. تسمح النظرية بعمومية رائعة لأنها تؤكد على التحولات بين الكائنات الموسيقية، بدلاً من الكائنات الموسيقية نفسها.

اقترح المنظرون أيضًا تطبيقات موسيقية ذات مفاهيم جبرية أكثر تطوراً. تم تطوير نظرية المزاجات العادية على نطاق واسع مع مجموعة واسعة من الرياضيات المعقدة، على سبيل المثال عن طريق ربط كل مزاج منتظم مع نقطة عقلانية على Grassmannian .

انظر أيضا
 الفاصل الزمني (الموسيقى)
 الجسر الثالث (الرنين التوافقي القائم على أقسام السلسلة المتساوية) 
 لعبة حبة الزجاج 
 مقياس غير فيثاغوري
 الإغفال والعظمة 
 إيقاعات إقليدية (إيقاعات موسيقية تقليدية تتولد عن خوارزمية إقليدس) 
 ضربات

المراجع

روابط خارجية 
 قاعدة بيانات لجميع المقاييس الموسيقية 2048 الممكنة في 12 لاحظ مزاجه على قدم المساواة وغيرها من البدائل في التضبيط meanone 
 الموسيقى والرياضيات بواسطة توماس فيوري 
 اثني عشر نغمة مقياس الموسيقية. 
 مقياس السونومتر أو الموسيقى كتخصص في الرياضيات. 
 الموسيقى: عرض رياضي بقلم ديف بينسون . 
 نيكولاس مركاتور استخدام نظرية النسب في الموسيقى عند التقارب 
 The Glass Bead Game أعطى هيرمان هيس للموسيقى والرياضيات دورًا مهمًا في تطوير لعبته Glass Bead. 
 الانسجام والنسب. فيثاغورس، الموسيقى والفضاء . 
 «الجبر الخطي والموسيقى» 
 Notefreqs - جدول كامل للترددات ونسب الملاحظات للميدي والبيانو والإيتار والباس والكمان. يتضمن قياسات الحنق (في سم وبوصة) لأدوات البناء. 
 مناقشة الرياضيات والموسيقى ، إذاعة بي بي سي راديو 4 مع ماركوس دو سوتوي، وروبن ويلسون وروث تاتلو (في عصرنا ، 25 مايو 2006) 

الرياضيات في موسيقى
الرياضيات والثقافة
الرياضيات والفن
نظرية الموسيقى ليس لدي ها أسس بديهية أو مُسَلَّمَات في الرياضيات الحديثة ، و مع ذلك يمكن وصف أساس الصوت الموسيقي رياضيا ( في علم الصوتيات ) ب حيث يعرض « مجموعة رائعة من خصائص الأعداد » . عناصر الموسيقى من الشكل ، والإيقاع ، والمتر ، وطبقات النوتات ووتيرة نبض ها يمكن أن تكون مرتبطة بقياس الوقت والتردد ، و تقدم نظائر جاهزة في الهندسة . أدت محاولة إنشاء طرق جديدة لتركيب الموسيقى وسماع ها وا التواصل مع ها إلى تطبيقات موسيقية ل نظرية المجموعات والجبر التجريدي و نظرية الأعداد . قام بعض الملحنين بدمج النسب الذهبية وأعداد فيبوناتشي في عمل هم . التاريخ على الرغم من أن الصينيين والهنود و المصريين و بلاد ما بين النهرين قد درسوا المبادئ الرياضية للصوت ، ف إن الفيثاغوريين ( و لا سيما فيلولاوس وأرخيتاس ) في اليونان القديمة كانوا أول باحثَيْن عُرِفَ أن هم حققوا في التعبير عن المقاييس الموسيقية من حيث النسب العددية ، و لا سيما نسب الأعداد الصحيحة الصغيرة . كان مذهب هم المركزي هو أن « الطبيعة كل ها تتكون من انسجام ناشئ عن أعداد » . منذ زمن أفلاطون ، كان التناغم يُعتبر فرعًا أساسيًا للفيزياء ، يُعرف الآن ب اسم الصوتيات الموسيقية . يُظهر منظِّرو الهنود و الصين الأوائل مناهِج مماثلة : سعى الجميع إلى إظهار أن القوانين الرياضية للتوافقيات والإيقاعات كانت أساسية ، ليس فقط لفهمنا ل العالم انما أيضاً لرفاهية الإنسان . كونفوشيوس ، مثل فيثاغورس ، اعتبر الأعداد الصغيرة 2,3,4 مصدراً ل كل الكمال . الوقت والإيقاع والمتر ب دون حدود التركيب الإيقاعي - و هو ترتيب أساسي متساوٍ ومنتظم ل تكرار النبض واللكنة والعبارة و المدة - لن تكون الموسيقى ممكنة . الاستخدام الموسيقي الحديث لمصطلحات مثل المترِ ( أي الأنماط واللكنات المتكررة ) والميزان يعكس أيضًا الأهمية التاريخية للموسيقى ، جنبًا إلى جنب مع علم الفلك ، في تطوير العد و الحساب والقياس الدقيق ل الوقت والتردد الأساسي للفيزياء . غالبًا ما تبني عناصر الشكل الموسيقي أو الصيغة الموسيقية أبعاداً صارمة دقيقة أو هياكل متشابهة ( قوى الرقمينو شكل موسيقي الشكل الموسيقي هو الخطة التي يتم من خلال ها تمديد قطعة قصيرة من الموسيقى . يستخدم مصطلح « الخطة » أيضًا في الهندسة المعمارية ، و التي غالباً ما يتم مقارنة الشكل الموسيقي ب ها . مثل المعماري ، يجب على الملحن أن يأخذ في الاعتبار الوظيفة التي يهدف العمل من أجل ها و الوسائل المتاحة و ممارسة الاقتصاد و الاستفادة من ال تكرار و الترتيب . تُظهر الأنواع الشائعة من الأشكال المعروفة ب اسم « الثنائية » و « الثلاثية » مرة أخرى أهمية القيم الصغيرة في وضوح الموسيقى وجاذبية ها . التردد والانسجام السُّلم الموسيقي عبارة عن مجموعة منفصلة من الدرجات الموسيقية المستخدمة في صنع الموسيقى أو وصف ها . السلم الموسيقي الأكثر أهمية في التقاليد الغربية هو " diatonic scale " لكن تم استخدام مقاييس أخرى كثيرة في عصور تاريخية مختلفة و أجزاء من العالم . كل درجة تقابل تردد معين ، معبراً عن ه بالهرتز ( Hz ) ، يشار إلي ه أحيانًا بدورات في الثانية ( cps ) . السلم ل ه فاصل زمني من ال تكرار ، عادة ما يكون الأوكتاف . يشير اوكتاف أي درجة إلى تردد مرتين ب الضبط ل هٰذه الدرجة . النجاحات في ال موجات فوق الصوتية هي نوتات موجودة عند ا الترددات أربعة و ثمانية و ستة عشر مرة ، و ما إلى ذلك ، من التردد الأساسي . تسمى النوتات أو الدرجات الموسيقية على ترددات نصف ، و ربع ، و ثمانية ، و ما إلى ذلك من الأساسيات ، أوكتافات فرعية . لا توجد حالة في التناغم الموسيقي حيث إذا اعتبرت درجة معينة من التوافق ، تعتبر أوكتافات ها غير ذلك . ل ذٰلك ، عادةً ما يتم العثور على أي نوتة أو نغمة وأوكتافات ها ب شكل مشاب ه في الأنظمة الموسيقية ( على سبيل المثال ، س يتم تسمية كل شيء ب اسم doh أو A أو Sa ، حسب الحالة ) . عند التعبير عن عرض النطاق الترددي ، يمتد أوكتاف A – Aمن هرتز إلى هرتز ( الامتداد = هرتز ) . الاوكتاف التالي يمتد من هرتز إلى هرتز ( الامتداد = هرتز ) . يمتد الاوكتاف الثالث من هرتز إلى هرتز ( الامتداد = هرتز ) وهلم جرا . يمتد كل أوكتاف متتالي إلى ضعف نطاق التردد الخاص بأوكتاف سابق . نظرًا لأن نا مهتمون غالبًا ب العلاقات أو النسب بين النوتات ( المعروفة بالفواصل الزمنية ) بدلاً من النوتات الدقيقة نفس ها في وصف السلم ، ف من المعتاد الإشارة إلى جميع درجات السلم من حيث نسبة ها من درجة معينة ، و التي يتم إعطاء قيمة واحدة ( غالبًا ما تتم كتابة ها 1 ) ، و ب شكل عام النوتة تعمل كمنشط أو قرار للسلم أو المقام الموسيقي . للمقارنة بين حجم الفاصل ، و غالبا ما تستخدم سنتا ( cents ) . الضبط الفيثاغوري يعتمد فقط على التوافق التام ، أوكتاف ( مثالي ) ، خامس ، رابع مثالي . و ب التالي ف إن الثلث الرئيسي لا يعتبر ثلثًا و لٰكن ه ديتون ، حرفيًا « نغمتان » ، و هو 2 = 64 ، بدلاً من المستقل والتوافقي فقط = 64 أدنا ه مباشرة . النغمة ب أكمل ها هي فاصل ثانوي ، مشتق من أخمسي الكمال ،2 = تناغم المزاجية المتساوية في الحالة المزاجية المتساوية ، ينقسم الأوكتاف إلى أجزاء متساوية على مقياس لوغاريتمي . في حين أن ه من الممكن بناء مقياس مزاج متساوٍ مع أي عدد من النوتات ( على سبيل المثال ، نظام النغمات العربية ذونغمة ) ، ف إن الرقم الأكثر شيوعًا هو و الذي يشكل مقياس لوني متساوي المزاج . في الموسيقى الغربية ، يُفترض عادةً التقسيم إلى اثني عشر فاصلًا ما لم يتم تحديد خلاف ذلك . ب النسبة إلى المقياس اللوني ، يتم تقسيم الأوكتاف إلىجزءًا متساويًا ، كل نصف نغمة ( نصف درجة ) هو الفاصل الزمني للجذر الثاني عشر لخطوتين ب حيث تضيف اثنا عشر من هذه الخطوات النصفية المتساوية إلى أوكتاف ب الضبط . ب استخدام الأدوات المقلقة ، من المفيد جدًا استخدام مزاج ( temperament ) متساوٍ ب حيث ينتقل التوتر بالتساوي عبر الأوتار . في التقليد الموسيقي الأوروبي ، تم استخدام مزاج مساو ل موسيقى العود والإيتار في وقت أبكر ب كثير من الآلات الموسيقية الأخرى ، مثل لوحات المفاتيح الموسيقية . ب سبب هذه القوة التاريخية ، أصبح الآن مزاجه المتساوي الإثني عشر نغمة هو نظام التجويد السائد في العالم الغربي ، و في كثير من دول العالم غير الغربي . وصلات رياضية نظرية المجموعات تستخدم نظرية المجموعات الموسيقية لغة نظرية المجموعات الرياضية ب طريقة أولية لتنظيم الأشياء الموسيقية و وصف علاقات ها . ل تحليل بِنية قطعة من الموسيقى ( عادةً ال ato nal ) ب استخدام نظرية المجموعة الموسيقية ، يبدأ الفرد عادةً بمجموعة من النغمات التي قد تشكل دوافع أو عصب . من خلال تطبيق عمليات بسيطة مثل التبديل وال انقلاب ، يمكن للمرء اكتشاف هياكل عميقة في الموسيقى . وتسمى العمليات مثل التحول والانعكاس متساوي القياس لأن ها تحافظ على الفواصل الزمنية بين النغمات في المجموعة . الجبر ال مجرد للتوسع في أساليب نظرية المجموعة الموسيقية ، استخدم بعض المنظرين الجبر ال مجرد ل تحليل الموسيقى . على سبيل المثال ، تشكل فصول الملاعب في أوكتاف مقسّم بالتساوي مجموعة أبيلية تضمعنصرًا . من الممكن وصف « التجويد فقط » من خلال زمرة أبيلية حرة . نظرية التحول هي فرع من نظرية الموسيقى التي وضع ها ديفيد لوين . تسمح ال نظرية بعمومية رائعة لأن ها تؤكد على التحولات بين الكائنات الموسيقية ، بدلاً من الكائنات الموسيقية نفس ها . اقترح المنظرون أيضًا تطبيقات موسيقية ذات مفاهيم جبرية أكثر تطوراً . تم تطوير نظرية المزاجات العادية على نطاق واسع مع مجموعة واسعة من الرياضيات المعقدة ، على سبيل المثال عن طريق ربط كل مزاج منتظم مع نقطة عقلانية على Grassmannian\ . انظر أيضا الفاصل الزمني ( الموسيقى ) الجسر الثالث ( الرنين التوافقي القائم على أقسام ال سلسلة المتساوية ) لعبة حبة الزجاج مقياس غير فيثاغوري الإغفال وال عظمة إيقاعات إقليدية ( إيقاعات موسيقية تقليدية تتولد عن خوارزمية إقليدس ) ضربات المراجع روابط خارجية قاعدة بيانات ل جميع المقاييس الموسيقيةالممكنة فيلاحظ مزاجه على قدم المساواة و غير ها من البدائل في التضبيط meanone الموسيقى والرياضيات ب واسطة توماس فيوري اثني عشر نغمة مقياس الموسيقية . مقياس السونومتر أو الموسيقى كتخصص في الرياضيات . الموسيقى : عرض رياضي ب قلم ديف بينسون\ . نيكولاس مركاتور استخدام نظرية النسب في الموسيقى عند التقارب The Glass Bead Game أعطى هيرمان هيس للموسيقى والرياضيات دورًا مهمًا في تطوير لعبة ه Glass B ead . الانسجام والنسب . فيثاغورس ، الموسيقى والفضاء \ . « الجبر الخطي والموسيقى » Notefreqs - جدول كامل ل الترددات ونسب الملاحظات للميدي والبيانو والإيتار والباس والكمان . يتضمن قياسات الحنق ( في سم وبوصة ) لأدوات البناء . مناقشة الرياضيات والموسيقى ، إذاعة بي بي سي راديومع ماركوس دو سوتوي ، وروبن ويلسون وروث تاتلو ( في ع صرنا ، مايو الرياضيات في موسيقى الرياضيات و الثقافة الرياضيات والفن