脉冲星的音乐（关于Gérard Grisey的《星之黑》

原文网址：MUSIQUE AVEC PULSAR obspm.fr

原作者：Jean-Pierre Luminet（Meudon天文台的天体物理学家；CNRS研究员）

阴影是繁星永不满足的谨慎。当无限出现时，灵魂会看见这颗黑钻石。——弗朗索瓦·雅克明

热拉尔·格里塞（Gérard Grisey）的《星之黑》（Le Noir de l'Etoile）讲述了一颗垂死的恒星发出最后信号、一台巨大的射电望远镜监听它和六位音乐家在精确的时间与其实时相遇的故事。脉冲星的旋转变成了节奏，就像在它的建筑叙事中，星星的光芒变成了地方、拱顶和装饰。就像雕刻星星的默默无闻的摩尔陶艺家和将开普勒椭圆发射到太空的巴洛克建筑师一样，作曲家诠释了星星。因此，星之黑色延伸了一个千年乌托邦：代表星星，以适应它的清晰、神秘的张力和令人不安的动态。同样适合黑暗，因为有敏锐的观察者在夜晚的煤炭中预言了光明。

星星的时间和人类的时间

天空的无限与声音的和谐之间的联系在神话中可以追溯到古代和毕达哥拉斯，他们用振动弦理论解释了恒星的圆。在中世纪，音乐与天文学、算术和几何学一起被纳入四门基础学科的教学中，他们的知识被认为是获得高级文化的必要条件。在20世纪，天体物理学使毕达哥拉斯和开普勒球体之间脆弱的和谐有些不和谐，揭示了宇宙不断的动荡。今天的天空似乎是一个充满噪音的空间——节奏、噼啪声、长时间的呼啸声或短暂的闪电声。巨大的氢云裂开，产生新的恒星；恒星因发光而耗尽，在超新星中爆炸；脉冲星在旋转时咔哒作响；黑洞将物质和光吞没在无底洞中；星系将其气体喷射成数百万光年的巨大喷流。令人惊讶的是，明确向宇宙开放的音乐作品数量有限：海顿和贾纳切克的《月球之旅》，霍尔斯特的管弦乐作品《行星组曲》；在室内乐团Atlas Eclipticalis中，淘气的约翰·凯奇使用星图来确定音符的高度。斯托克豪森在天狼星以他纪念性的歌剧《光》寻找星星之路。热拉尔·格里塞则以一种完全不同的方式让星星歌唱。

音乐时间和天文信号

奥利维尔·梅西安（Olivier Messiaen）在他的《价值和强度模式》中提出了一种新的声音现象方法，包括四个组成部分：高度（空间）、持续时间（时间）、动态（强度和色调）和音色。然而，任何信号随时间的变化自然会再现其中两个分量：高度和持续时间。让我们以不同恒星发射并由观测仪器拾取的电磁信号为例。这些可变信号可分为三类：瞬态、不稳定和周期性。瞬态信号导致强度突然增加，随后降低。此后不再复制。这一类包括大质量恒星爆炸中发射的光子和中微子的爆发，或伽马射线的短暂爆发，其性质仍然神秘。不稳定信号是以不规则间隔重复的信号，如太阳耀斑或木星磁层扰动产生的信号。最后，周期性信号以规则间隔再现。最引人注目的例子是脉冲星。1982年至1986年间，热拉尔·格里塞在加州大学伯克利分校（University of California，Berkeley）教授作曲（几年后，我不得不在天体物理系担任研究员）。在那里，他遇到了一位天文学家，他让他听了各种宇宙声音的“录音”：太阳耀斑、磁暴、脉冲星。让我们理解这个比喻：声波不会在星际准真空中传播。正是来自遥远恒星的电磁波——我们眼睛可见或不可见的光——起着“声音”的作用。天堂之歌是光之歌。天文学家有巨大的耳朵来倾听天空并记录它的声音：望远镜用于捕捉可见光，射电望远镜用于射电辐射；他们将红外、紫外线、X射线和伽马射线探测器发射到大气层上方的轨道上。如果人眼只能感知两个八度音阶的电磁辐射，现代仪器可以检测到52个八度。今天，天文学家的“录音机”覆盖了整个光谱。就好像你可以同时听到地球上所有的声音：西伯利亚森林里的一棵吱吱作响的树，旧金山公寓里的一个漏水的水龙头，新几内亚山谷里的一个呼啸声…

脉冲星，天体节拍器

1967年7月，一名年轻的英国天文学家在天空中偶然检测到一个无线电信号，其周期性冲动间隔为1.337301130秒。这颗恒星被命名为CP 1919（剑桥脉冲星，右升19小时19分钟）。立刻，科学界开始怀疑：在那里，在天空深处，有什么东西以节拍器般的规律击败了测量。脉冲的到达时间是如此规律——精确到十亿分之一秒——以至于有一段时间，人们认为这是一个外星文明向宇宙中其他民族发出的信息。

几个月后，天体物理学家揭示了一个同样令人惊讶的事实：信号是由脉冲星发出的，脉冲星是超新星爆炸中产生的巨大致密残留物，这些爆炸曾使大质量恒星解体。为什么会发生这样的爆炸？一颗恒星，就像太阳现在所做的那样，首先在热核聚变反应中燃烧氢，然后产生一系列不断增加的重元素，直到达到铁，这是自然界中最稳定的元素，因此不适合聚变产生其他元素。就在那时，灾难发生了。这颗恒星的心脏现在无法通过释放核能来支撑自己的重量，在几秒钟内自行下沉。它形成了一个密度极高的宇宙物体，恒星包络像码头上的波浪一样从四面八方反弹。这是超新星爆炸。

中心形成的硬核几乎完全由中子组成（质子是原子核的基本组成部分）。中子星的质量与太阳相当，但半径只有10公里，其密度是水的100万亿倍。换言之，一个由这种材料制成的缝纫模具，带回地球，将有一座山的重量！中子星是巨大的磁性陀螺。陀螺，因为在训练过程中，它们的旋转速度显著增加。有些人每秒旋转几十次。磁铁也是，因为它们的磁场是地球磁场的1万亿倍。脉冲星的磁力线沿着其磁轴引导星际空间中的带电粒子，允许发射与恒星同时旋转的光束，就像宇宙灯塔一样。每转一圈，光束都会扫描地球的视线，天文学家会记录一个明亮的脉动。因此它们被称为脉冲星。

星星的震动

在25年的时间里，已经发现了400多颗脉冲星，它们都以快速且几乎不灵活的速度跳动。例如，在蟹状星云中发现了一颗每秒旋转33圈的超新星，这是一位中国占星家在1054年看到的超新星遗迹。脉冲星的旋转随着时间的推移缓慢减慢，因为它消耗能量（因此，年轻的脉冲星通常比老的脉冲星旋转得更快）。除了这种缓慢的减速之外，另一种现象可能会更突然地改变它们的旋转速度：它们是故障（英语术语，表示电子设备正常完美运行中的突然和不可预测事件）。故障在几天内将脉冲星的旋转周期缩短百万分之一秒，之后脉冲星进入新的稳定状态。故障被解释为真正的恒星震动，因为某些不稳定性会影响中子星的地壳或核心。中子星在两极略微变平，在赤道膨胀；由于压扁引起的表面张力，裂缝可能会使地壳剥落，并引发向更球形构造的突然重新调整。然而，这种仅为毫米量级的重新调整涉及巨大的能量。脉冲星地震释放的能量是地球有史以来最强烈地震的10亿倍。

时间的守护者

1982年，发现了一颗每秒旋转600圈以上的脉冲星，比已知最快的脉冲星快20倍，引起了轰动。该值非常接近允许的极限。物理定律禁止脉冲星在不到一毫秒的时间内旋转，否则它会在巨大的离心力作用下破碎。此后发现了其他“超快”脉冲星。与人们可能认为的相反，这些特殊的脉冲星并不十分年轻；相反，他们是精力充沛的老人，在他们历史上的某个时刻，由于来自伴星的物质的突然转移而加速。这些双脉冲星的旋转频率非常稳定，物理学家认真考虑将其用作官方钟表。它们的自转周期每世纪仅增加十亿分之一秒，其稳定性与最好的原子钟相当！ 射电望远镜，宇宙录音机

在脉冲星发射的电磁飓风中，射电辐射只是耳语，但它是用大型射电望远镜捕获的。因此，试图理解脉冲星的工作原理相当于试图理解隐藏在工厂中的大型机器的工作原理，只听从中逸出的一些无声噪音。射电望远镜是一种先进的雷达，旨在探测来自遥远恒星的低强度无线电信号。它们由光滑或网状的大金属表面组成，无线电波在其上反射。天线将波转换成电信号。收集的能量很小…在50年的观测中，世界上所有射电望远镜收集的能量大致相当于翻开杂志一页所需的能量。因此，有必要放大这些信号以研究它们。通过游戏，天文学家有了将扬声器连接到射电望远镜输出的想法。由可变电信号激励的扬声器膜开始与宇宙力一致振动。然后人类的耳朵可以听到脉冲星的歌声。一颗超高速脉冲星每秒自转440次，将发出现代音叉的音符。目前已知十几颗快速脉冲星，其旋转频率足够高（高于50Hz）以对应音符。至于速度较慢的脉冲星，它们发出的撞击声让人想起非洲的打击声。

“黑星”的起源

热拉尔·格里塞在耳朵里放了几个月的宇宙声音，想象着各种可能的用途。脉冲星的声音本身并不“美丽”。我们可以在电声工作室制作更复杂的。但格里塞并不想操纵或改变它们。他还消除了对于音符太快的脉冲星，最终只保留那些旋转足够慢以产生类似打击乐器的节奏的脉冲星。格里塞随后在默顿天文台联系了我。我把他介绍给了索洛涅南赛射电望远镜专门研究脉冲星的研究人员小组。我们向他提供了一份已知和可探测脉冲星的清单。格里塞的主要想法诞生了：六名打击乐手的乐谱、磁带和天文信号的现场重传。这项工作是由斯特拉斯堡打击乐团委托进行的。

客星

《黑星》有两个主要演员：客座脉冲星。在乐谱的两个时刻，六位音乐家保持沉默，为一组扬声器发出的脉冲星声音让路。他们在音乐会开始时宣布，在黑暗中用画外音朗读文本-这是对即将到来的神秘的警告。音乐将他们作为奇怪的访客融入其中，为他们提供了进入的窗口和他们自由居住的寂静。没有试图融合，也就是说，这是打击乐手和星星之间的对话。澳大利亚射电天文学家在磁带上记录了第一颗“客星”，因为它只能在南半球观测到。这颗脉冲星被称为Véla，是一颗超新星爆炸的残余，可能是12000年前原始人在光天化日之下看到的，它每秒旋转11次。第二颗“客星”在音乐会期间被射电天文站捕获（信号通过电话线传输）。这种与遥远宇宙的直接接触当然会产生非凡的情感，但会带来严重的传播问题。脉冲星并不总是可听的；它们被天线噪声、干扰、恒星闪烁等掩盖。选择最终非常有限。到目前为止，各种表示仅使用脉冲星0329+54（数字表示其赤道坐标：3小时29分钟的直线上升和+54度的赤纬）。它每秒旋转1.4圈（每分钟84次，心跳速度）。产生它的超新星在500万年前爆炸，其射电脉冲需要7500年才能到达地球。与这位天上的鼓手的会面充满激情和细心。宇宙节奏必须在正确的时间到达音乐厅。脉冲星并不等待观众播放。在固定镜射电望远镜的窗户前，如索洛涅的南赛，他只花了半个小时。它每天移动五分钟，一年中有些时候脉冲星在地平线上太低而听不见。同一颗脉冲星可以在早上6点或晚上11点经过。因此，该作品于1991年3月16日17时在布鲁塞尔开始创作，脉冲星0329+54的信号在17时46分到达。【该作品在布鲁塞尔（Ars Musica，1991年3月16日）首演，随后在斯特拉斯堡（音乐节，1991年9月22日）、哈德斯菲尔德（英国）、格勒诺布尔和里斯本演出。表演者是来自斯特拉斯堡的打击乐手。】

音乐会如此专注于这些遥远的时钟，听众与宇宙力量联系在一起。六名打击乐手坐在围绕观众的舞台上。天空中闪烁着明亮的田野和像大型白鸟翅膀一样伸展的天鹅绒（布景由德国布景设计师克劳迪娅·多德勒设计）。没有闪闪发光的壁画：除了黑色和白色，颜色仅限于红色和蓝色，因为它们是星星的颜色。从这个神秘的锻造厂中，出现了Véla无情的噼啪声，或0329+54的沉重心跳，死亡之歌和舞蹈，由数千光年外的垂死恒星演奏。

黑星与频谱音乐

《黑星》主要是一部节奏和空间作品。皮肤、木材和金属的高度，示意性地表示为极端，并由耳朵快速识别，允许对时间结构进行急性集中。乐谱的整个组织来自于从目录中选择的脉冲星产生的旋转速度和音色。这些节奏并不是真正的基本细胞，而是时间的载体。大约120次的打击遵循这些恒星质量的生命原理：声音旋转、周期性、减速、加速、不规则、断裂。音乐话语不断地在这些两极之间摇摆，在相似和不同之间开辟道路，总是倾向于声音的内部。这种从宏观到麦克风的缓慢过程让人想起了一台时间膨胀机，其变焦效果将逐渐让人感知声音的纹理，然后感知物质本身。

因此，脉冲星提供了与频谱音乐相关的一切的明显重叠。这一音乐概念诞生于20世纪70年代，由Gérard Grisey和Tristan Murail推动，旨在为所有声音现象提供功能。例如，不要将音乐制作的材料限制为一组由全音阶或半音阶组成的音符，而是充分利用声音的谐波频谱。频谱音乐的一个主要特征是声音的拉伸，通过从麦克风（谐波频谱）到宏声学（乐器合成）的转换获得。这个过程对音乐时间的概念有着强大的影响。通常，音乐话语是关于动作、手势和符号的，所有这些都以人类语言的速度进行。频谱扩展，允许聆听声音的内部，揭示了一个完全不同的时间。格里塞经常引用鲸鱼、人和鸟的例子。当人类听到鲸鱼的歌声时，对它们来说，似乎是一种巨大而伸展的呻吟声无疑只是一种辅音，相反，我们只能以难以置信的快速节奏和超自然音色来感知鸟类的演讲。

我们越来越多地看到，在视觉艺术中，人们自由地使用从科学中借用的强大思想。不幸的是，艺术家通常仅仅满足于这种概念。相反，现代天体物理学的概念——密度、凝结、熵、相变、故障等——与频谱音乐的理念完全一致。格里塞的音乐非常像星星：节奏、暴力、跳动、喘息、紧张、伸展。它发出声音的纹理，空间和时间的泡沫不断重复。

一种新的和谐被埋藏在声音和节奏的喧嚣中：星星不断地孕育新星，声音不断地生成新声。现代天体物理学告诉我们，宇宙不一定舒适。当代音乐亦如此！但这是我们的宇宙，我们的音乐；你必须知道如何识别它们，理解它们的结构。然后，倾听，忘记任何分析，任何解剖，只让皮肤、神经和心脏发挥作用。因为，如果脉冲星能让我们听到物质的心脏跳动，那么对于艺术家和研究人员来说，真正的问题仍然是：除了矿物心脏，还有其他东西吗？