世界知名声学专家（当声学之父遇到一代枭雄）
世界知名声学专家（当声学之父遇到一代枭雄）《Die Akustik》封面，来源：wikipedia1802年，克拉尼又一突破性著作《Die Akustik》问世，毫不夸张地说，这本书的出现使声学成为一门独立的学科。书中包含了对乐器的制作、声音的产生、传播与接收理论等全新的声学领域研究，汇编和评论了他在欧洲旅行中发现的大量关于声学的研究成果，这揭示了为什么在300年后，在研究特定频率共振的图形现象时，克拉尼是公认的“声学之父”。《Die Akustik》中的克拉尼图形，来源：《Die Akustik》童年严苛的成长环境使克拉尼向往远方，向往明天的道路，他一生都在欧洲各地做巡回演讲、表演。他发现公众实际上仅仅是对独特曼妙声音图形和一场精彩的表演感兴趣，而不是对科学研究感兴趣。于是克拉尼在接下来的巡讲中展示他发现的声音图形为主，辅以向公众科普他所研究的声学。克拉尼在雷根斯堡的图恩和塔克西斯王子的宫殿里展示声音图形，来源：Rumanovs
1809年2月巴黎的傍晚，辘辘的马车声如雨水般滑过石板路，幽远的车铃随着缥缈的风声传来。不过刹那，一辆繁贵富丽的马车停靠着在杜伊勒里宫前。车里有法兰西第一帝国的参议院议长德拉普尔伯爵、荣誉军团大议长拉塞佩德和帝国参议员贝尔托莱，以及从德国远道而来的“克拉尼博士”。
此时在杜伊勒里宫内等候来访者的正是法兰西第一帝国的缔造者拿破仑，他通过数学家拉普拉斯伯爵的斡旋，邀请这位“克拉尼博士”展示其极负盛名的“声音图形”。其他同在宫内等候的学者有化学家贝托莱（Claude Louis Berthollet）、生物学家拉塞佩德（Bernard Germain de Lacépède）、数学家泊松（Simeon-Denis Poisson）、物理学家萨伐尔（Félix Savart）和毕奥（Jean-Baptiste Biot），以及尚在巴黎逗留的德国物哲学家冯·洪堡（Wilhelm von Humboldt）。虽然艺术家们经常受邀至宫内进行表演，但科学家在此巡讲表演实属难得一见。
很少有人踏上达·芬奇和伽利略开辟的“视觉声学”之路。最终是这位德国自然科学家恩斯特·克拉尼（Ernst Chladni），追随了先行者的道路，将声学变为一门独立的学科。克拉尼最重要的成就之一是发明了显示刚性表面上各种振动模式的技术：在1787年的实验中，他将细沙撒在均匀光滑的铜盘上，并在铜盘的边缘缓缓拉动小提琴弓，奇特的一幕发生了，沙子在几秒钟内形成了不同聚散形态的线条花纹——克拉尼图形就此诞生。
《Die Akustik》中的克拉尼图形，来源：《Die Akustik》
童年严苛的成长环境使克拉尼向往远方，向往明天的道路，他一生都在欧洲各地做巡回演讲、表演。他发现公众实际上仅仅是对独特曼妙声音图形和一场精彩的表演感兴趣，而不是对科学研究感兴趣。于是克拉尼在接下来的巡讲中展示他发现的声音图形为主，辅以向公众科普他所研究的声学。
克拉尼在雷根斯堡的图恩和塔克西斯王子的宫殿里展示声音图形，来源：RumanovskyStadtrucker
1802年，克拉尼又一突破性著作《Die Akustik》问世，毫不夸张地说，这本书的出现使声学成为一门独立的学科。书中包含了对乐器的制作、声音的产生、传播与接收理论等全新的声学领域研究，汇编和评论了他在欧洲旅行中发现的大量关于声学的研究成果，这揭示了为什么在300年后，在研究特定频率共振的图形现象时，克拉尼是公认的“声学之父”。
《Die Akustik》封面，来源：wikipedia
1806年，克拉尼再次踏上欧洲巡讲的旅程，途经荷兰和布鲁塞尔来到了巴黎。此时的法国正处于动荡局势后的恢复和重建中，法国启蒙运动中“勇于求知”的启蒙精神犹如漫长的黑夜点起的明灯。
1799年拿破仑掌握政权后，意识到拥有一群独立的科学家、自由地进行新的实验和哲学研究的重要性。正是以法国大革命为转机，科学逐渐成为一门专门职业，同时揭开了第二次科学革命的帷幕。拿破仑对科学的潜力深信不疑，并且高瞻远瞩地预见到科学能改变一个国家的命运，可以提高人民的经济地位和生活质量。也正是在他的重视之下，法国皇家科学院爆发出了勃勃生机，无数欧洲重量级的科学家们被邀请到皇家科学院任教，让19世纪的法国再度成为了世界科学的中心。
1808年12月克拉尼在巴黎逗留期间，向法国科学院介绍了他所有的声学研究工作，科学院组织了由博物学家拉赛佩德（Étienne de Lacepède）、数学家普隆尼（Gaspard de Prony）、矿物学家赫羽依（René Just Haüy）和音乐家梅裕尔（Étienne Nicolas Méhul）、格雷特里（André Grétry）和戈赛克（François-Joseph Gossec）组成的评估委员会，他们对克拉尼的研究给予了肯定和赞许。
消息一经传出，数学家拉普拉斯伯爵（Pierre-Simon Laplace）、化学家盖·吕萨克（Gay Lussac）博物学家冯·洪堡（Alexander von Humboldt）和物理学家让·阿拉果（Dominique François Jean Arago）四位学者都激动地表示希望克拉尼能将他的声学著作翻译成法语，填补科学界声学领域的空白。
克拉尼带来的这一系列震动很快传到拿破仑的耳朵里，便在数学家拉普拉斯伯爵的引荐下与他进行了文初的那次会面。让我们再一次看看克拉尼对此的回忆：
“拿破仑站在房间的中央接待了我，并善意的问候了我。在场的还有他的妻子约瑟芬皇后，那是一位受过良好教育的和蔼可亲的女士，他的母亲莱蒂齐娅同样是外表和言谈举止无不透露出良好的礼仪……”
首先他用自己发明的乐器克拉维柱琴（Clavi-cylinder）演奏了海顿的乐曲，这是一架类似钢琴的乐器，“琴键”的排列如同钢琴一样，按下去会使“琴键”压在下方的旋转圆柱筒上，圆柱筒由脚下的踏板控制旋转，每当“琴键”接触到圆柱筒，便会因摩擦振动而产生声音：
“我首先展示了Clavi-cylinder的演奏效果，看来在场的人都很高兴。拿破仑也想试着用它弹出一些声音，尽管我告诉他只能非常轻柔地按下琴键，并且他以为自己已经非常轻柔地按下了琴键，然而他还是用了很大的力气，在我看来，他的能量多过温柔也在此体现出来。”
克拉维柱琴(Clavi-cylinder)，来源：wikipedia
随后克拉尼又展示了声音图形，并得到了全场的瞩目：
“拿破仑对我的实验和解释非常重视，作为数学方面的专家，他要求我自下而上地向他解释一切，所以不允许我轻率行事。他还相当清楚地知道，人们还不能把以不同方式在一个以上的方向上弯曲的弯曲线，以与弯曲线相同的方式受制于微积分，因此，如果人们能在这方面取得进一步的进展，把它应用于许多其他领域也将是有益的。”
克拉尼为拿破仑展示声音图形，来源：德国慕尼黑博物馆
翌日清晨，拿破仑颁发给克拉尼6000法郎的科研基金用于将他的声学著作《声学（Die Akustik）》译成法语。在做这项工作时，克拉尼发现：书中他使用的具有多个不同含义的德语声学词汇：Schall、Klang和Ton，在法语中只有一个词可以表达，即son（声音）。他向法国学者咨询了这个问题，但并未得到任何有效的帮助：“我们魔鬼般的语言并不能借以表达所有的想法。有时你甚至需要牺牲一些奇思妙想。”克拉尼索性抓住这个机会对书中的内容进行了彻底的修改，他删除了陈旧的内容，增加了新的观点。最终该书以《Traité d’Acoustique（声学论著）》为题出版。在数学家拉普拉斯伯爵建议下，克拉尼将这本书献给了拿破仑：
“我最大的麻烦在于不可避免的献礼。也就是说，我没有成功地写出一份令人满意的́Traité d’Acoustique，一方面可以避免奉承（这不是我的风格），另一方面也可以表达我应有的尊重和感激之情。最后，我以一种大家都满意的方式从被瞩目的不适中脱身，即通过以下青石板风格的献词：拿破仑大帝在看过相关的基础实验后，已经屈尊接受这项工作的奉献。”
法语版Traité d’Acoustique扉页献给拿破仑，来源：Traité d’Acoustique
克拉尼在《Traité d’Acoustique（声学论著）》中，表明了自己尚未研究出用数学方法解释声音图形的规律运算和其他的声学现象。于是拿破仑决定为这方面的数学研究颁发3000法郎的“巴黎科学院奖金”，奖励给“得出克拉尼声音图形中弹性物质表面振动的数学理论，并将该理论与实验数据进行比较”的学者。
尽管该项数学研究在当时未尽善尽美，但这场火种的“接力”一直在延续。后继的科学家们持续不断地进行着研究，直至今日，在量子力学中，克拉尼声音图形和其中的“节点形态”仍是科学界讨论的焦点——因为驻波方程、亥姆霍兹方程和定态薛定谔方程之间存在着等价关系。而在不规则形成的反射壁中，通过振动板对量子混沌进行观察，“节点形态”在不同的领域里也是重要的核心：在光场、地震破坏模式、甚至在视觉皮层的模式形成中皆是如此。
看到由克拉尼图形激发出的种种后续发展，拿破仑的预言回荡在耳畔： “如果在克拉尼图形及其引申方面的探索能取得进一步的进展，应用于其他领域时将是大有用处的”。再回首，我们依旧折服于拿破仑的远见卓识。
正如牛顿认为引力是一种特殊的力一样，可能人与人之间真的存在量子纠缠：1813年的夏天，拿破仑大军的残部在维滕贝格与普鲁士军交战，刚回乡不到一年的克拉尼被迫迁往维滕贝格以南的小镇肯贝格，这也是拿破仑最后一次影响他的生活轨迹。同年秋天，他在维滕贝格留下的公寓被战火烧毁。克拉尼失去了他在家乡最后的堡垒。直到生命的最后一刻，克拉尼仍然在巡讲的路上，心之所向，甘之如饴。
俞伯牙得遇钟子期，高山流水的典故流传千年；管仲遇见鲍叔牙，成就了“管鲍之交”；白居易与元稹，大唐最铁的友情，可谓旷古烁今。当声学之父遇到一代枭雄，人生一知己，足以慰风尘。
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来源：as科学艺术研究中心
编辑：乐子超人
