突然ですが、皆さんは音を見たことがありますか?

 こんなヒッカケから、今年のお正月は最先端の音楽の話題を平易にご紹介したいと思います。

 「音楽に最先端があるか?」と問われれば、率直に1つに限定することはできないでしょう。流行の先端というのはありますが、流行るものは十分に陳腐化した古いものに限られます。

 ここでお話するのは、原子、分子の挙動から人間の脳、ニューロン一つひとつの働きまで、人類の手にしているサイエンスの最先端を駆使して音楽のフロンティアを切り開く内容を、中学1年生でも分かる平易な形でお話してみようというものです。

 1月22日、東京大学安田講堂で日本学術振興会の委嘱、東京大学の主催による「ひらめきときめきサイエンス 中学高校生のための管弦楽指揮講座」という行事が開かれます。

 そこで扱う内容を、いくつかご紹介してみようという試みです。

 「ひらめきときめき」は学術振興会が責任をもつ「科研費」科学研究費の成果を、中学・高校生の教育にもフィードバックしましょう、という趣旨で行うもので、本質的には私自身が原著で手がけたオリジナルの内容を子供にも分かるように教えます。

 しかし、いきなり先端というのは無理な話で、仮に見世物をやったとしても、「面白かったね」で終わってしまい、次世代を担う子供たちの身につく教育にはなりません。

 そこで、手始めに「皆さんは音を見たことがあるかな?」というところから始めるわけです。

 皆さんは音を見たことがありますか?

 君は音を見たか?!・・・波の可視化と計測システム

 実際に教室で行うときには、トロンボーンという楽器を用います。生徒の中にトロンボーン専攻の音楽高校生がいるので、彼に吹いてもらうという考えです。

 普通にトロンボーンを吹けば、当然音が鳴るわけですが、その音が目に見えるわけではない。

 それを見ようというのなら、見えるようにしてやればいいでしょう。ということで、こんなものを作ってみました。

トロンボーンに分岐で管を接続してみる。画面左側で奏者が手に持っているのが「マウスピース」


 金管楽器は管の先端が朝顔のように錐体状になっており、逆の反対側を吹いて音を鳴らします。

 マウスピースというものを装着しますが、本質的に振動しているのは人間の唇ですから、金管楽器というより「口唇楽器」とでも呼ぶ方が、本当は名が体を現しています。

 この「マウスピース」を楽器に装着する部分に、分岐を作って、小さな袋小路に空気を導いてみましょう。実際にはホースでアクリルの管を接続します。アクリルの端はゴム栓でよく封じておきます。

 ここで、このアクリル管の中に、クッションに充填してあるスチロールビーズを少量入れて吹くのです。

 すると・・・。

トロンボーンの管内での気柱の振動を見る


 どうでしょう? 静止画なので、分かりにくいかもしれませんが、気柱の振動をはっきりと目視することができます。

 同様の効果を機械的に実現した教育用の動画がネットに上がっていましたので、いくつかリンクしてみます。冬休み、お子さんと一緒に見ていていただければとも思います。

 この動画は原理的ですね。きちんと計ればスペクトルを含む波長が測定できそうです。

 大阪府立大学物理学科の学生が作ったらしいこちらのビデオは、やややりすぎの観もありますが、面白いという意味では十分でしょう。「音が見え」ます。ただし測定には適しません。お楽しみの要素が強い。

 きちんと測定でき、かつ面白く、何より音楽そのものの問題として考えるために、金管楽器を音源に管を接続してみたわけですね。

 クント管と呼ばれる仕かけを楽器に接続しているわけですが、このクント管、ドイツの物理学者アウグスト・クント(1839-94)がベルリンで考案した方法で、これによって人類は初めて音波の波長を測定できるようになりました。

 また管に異なる気体を封入することで、様々なガス内での音速を厳密に測定できるようになった。本当にオリジナルの原理を、そのまま教材にしてみたものです。

 私たちが科研研究として取り組む課題は、良くも悪しくももっと複雑で、高度な準備も本来は必要なものです。

 仮に難しそうな話題・・・例えば「2点相関関数から音の場の非対称性と時間に依存する相関の変化を評価する」なんて言っても子供には"お経"を唱えられているようで何の記憶も残らず、学習にも教育にもならないでしょう。

 皆さん、小学校時代の授業で習った内容、ありありと覚えているものってどれくらいありますか?

 私は、自信をもって言いますが、ほとんど記憶がありません。正直に言えば大半がつまらなかった。

 でも、教師が言った寒いギャグとか、実際に手を動かした実習、例えばフナの解剖、いつまでも動いていた心臓などは、いまでもありありと目に浮かんできます。

 子供は楽しいこと、面白いこと、また全身を使って学んだことは一生忘れません。たまさかでも私自身が直接指導して教えるのだから、全部忘れるようなことはしたくないですよね。

 ということで、まずラッパを解体して、そこにホースを連結するところから始めるわけです。100%子供は驚きます。

 ちなみに分岐は園芸用のホースの分岐で100円、クッションのビーズは一袋500円くらい、アクリルの筒が一番高くて900円ほど、それが逆流しないよう網を張ってみましたが、これはホームセンターで売っていた虫除けの網戸の張り替え用網を切りました。こういう舞台裏を話すと子供はまず100%笑ってくれます。

 で、発生する現象には間違いなくショックを受けます。「すげぇ!」などと声が出る。こうなれば、まあ、一生忘れないで持って帰ってもらえると思うわけですね。

 実のところ、私は教育という意識ではなく、すべて舞台、演奏として考えているので、退屈な舞台、本質的でない出し物は一切したくないのです。

心と体を働かせて学ぶ

 学校で「音は縦波」と教えます。空気が縦に振動して音が伝わる・・・とか言うんですが、言葉だけ縦波とか横波と言っても子供には分かりませんよね。

 まず楽器の音が実際に空気の柱の振動であることを、直接目視した後で、今度は「縦波」と「横波」を間違いなく理解しておきましょう。

 子供が遊ぶバネのおもちゃを準備します。この両端を2人の子に持たせて、縦方向に動かせば「縦波」横方向に動かせば「横波」。当たり前のことですが、実際に体を動かさせると、紙の上や頭の中で想像しているだけとは全く違うものを見、知り、経験することになります。

部屋いっぱいに伸ばしたバネを全身で動かして、縦波・横波を発生させ、定在波の性質を知る。この課題はちょっとゲーム仕立てにするとまず100%バカ受けし、熱中する子供が続出するのが面白い


 この課題が必要だと思う理由は、ここを混同していると楽器の物理も生理も脳認知もさっぱり分からなくなるからなんです。

 ここまでが私のコースの「1時間目」ですが、「2時間目」以降は弦の振動を扱います。弦そのものは「横波」で振動します。でもそれが回りの空気を押すことで、音は縦波として伝わって行くんですね。

 今回記した範囲の内容はすべて前提、準備となる古典的な現象で、科研でオリジナルに得た成果は2時間目以降に扱いますが、こうした教え方そのものは、私たちの研究室のオリジナルです。

 大本は私が考えました。が、その改善や工夫で一番教えられたのは、子供たちの行動からでした。

 実際に中学、高校、大学生たちと試しをやってみて、その中で彼ら彼女らが失敗したり工夫したりする様子を見ながら、どうしたら無駄なく、面白く、楽しく、かつ本質を外さない、分かりやすくて一生忘れないレッスンができるか、現在も試行錯誤の真っ最中です。

 音を巡る数理・物理・生理・心理そして楽理の5つを中学高校生向けに教える内容ですが、実はこのプログラムはノーベル賞受賞者の先生もつぶさに見ておられるので、私としては一切値引きのようなことができません。

 これらの題材を扱いながら、全くオーソドックスでありながら創造的なサイエンスのアプローチ自体を、子供たちと共有したいと思っています。5つの理学の基礎を学んでもらいたい。

 これが大学生以上になると「倫理」「哲理」という2つが加わり、7つの理学の基本を値引きゼロの音楽の対象を通じて感じ考えてもらうものに進みます。

 「2時間目」以降も、順を追ってご紹介していきたいと思います。

(つづく)

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筆者:伊東 乾