超越传统：复杂系统理论重塑歌唱认知

 马金龙

（中国科学院广州地球化学研究所，长沙市老干部大学枫叶艺术团）

在人类所有复杂行为中，歌唱无疑是最引人入胜的之一。多年来，我们一直试图用线性、简化的模型来解释和教授这一神奇艺术，但这种方法的缺陷和局限性日益显现。歌唱本质上是一个牵涉多个系统、充满非线性互馈的动态过程，单一的因果逻辑很难对其进行准确描述。今天，让我们运用复杂系统理论这一全新视角，重新审视歌唱这一博大精深的领域。

一、什么是复杂系统下的歌唱?

复杂系统理论将歌唱视为由呼吸、发声、共鸣、大脑语言加工和情感中枢等多个子系统高度耦合而构成的非线性动力学系统。这些子系统之间存在着错综复杂的相互作用和反馈回路，它们共同驱动了声波的产生、传播和我们的听觉感知。

为了建立可操作的模型，我们可以将歌唱简化为两个核心变量：

1)动力源:腹式呼吸产生的气流动力，形成声带振动并射出声气流。 

2)发声器：咽腔和口腔等声道结构的调制作用，对声波施加频率和谐波的塑形。

虽然高度简化，但这一模型依旧保留了歌唱产生的关键环节，并揭示了上下位互馈的控制机理。通过调节这两个核心变量，歌手实现了对发声的精细把控。

二、歌唱的“解”是什么?

在复杂系统中，我们所追求的不是某个唯一、静态的解析解，而是系统在各种条件下所能达到的吸引子或准周期轨迹。对于歌唱而言，这些“解”体现为两种独特的声学现象:

1)歌唱孤子(声波孤立子)：这是一种非线性声波在传播时能够自我维持其形状和能量的现象。一个生动的例子是，世界级歌手的嗓音往往能够在剧院这样的复杂声场中清晰穿透可传，如同一股集中的“声浪”般抵达每一个角落。这种令人惊叹的“可传力”或“致远力”正是声孤子现象的体现。

2)歌手共振峰：每一个歌手的声道构造都略有差异，由此产生独一无二的高频共振峰。一般男歌手为2800Mz，女歌手为3400 Mz，这些共振峰赋予了人声独特的“金属色泽”，使其在乐团伴奏中仍然清晰可辨。这种共振峰的频率分布，实际上成为了歌手个人“指纹声音”的物理学基础，即优美动听的音色。

上述两种现象再次证明了复杂系统中物理过程和生物认知过程的内在统一性。歌唱如此生动独特，正是源于声波动力学与人类情感表达的巧妙结合。

三、为什么这很重要?

从复杂系统的视角来认识歌唱过程，对于声乐理论和教学实践都有着深远意义：

1)为我们提供了一种更准确、全面的模型去理解人声的产生机制。简化线性模型难以解释为什么微小的操控差异会导致音质的巨大变化。

2)揭示了情绪状态等高级认知因素如何通过介观尺度的动力学过程影响最终的声学输出。情绪与艺术表达有了物理学解释。

3)为革新声乐教育方法提供了新思路。将系统思维、复杂性认知融入教学，有望培养歌手对整体发声过程的领悟力。

4)在艺术与科学之间架起了一座桥梁，启发跨学科的思维和合作，开辟了一个充满想象力的新领域。

四、未来的方向

秉持复杂系统理论的思路，将为歌唱研究和声乐教育带来诸多新机遇：

1)开发更加高效的教学方法，注重全局感知、系统调控能力的培养，而不是生硬的肌肉记忆式训练。

2)借助人工智能、大数据等先进技术手段，建立准确的动力学计算模型，辅助歌手对整个发声系统进行优化。

3)推动声乐、物理学、生理学、心理学等学科的深度融合，开展富有创意的跨界研究和教学创新。

4)从新的视角审视声乐艺术本身，发掘其丰富的科学内涵，树立当代声乐的新形象。

五、结语

歌唱是人类精神文明的结晶，同时也是生命系统高度复杂性的体现。以复杂系统的视角来认识歌唱过程，不仅让我们一窥其中的物理学奥秘，更为开启了通往人性璀璨高地的一条新路。如同伟大的物理学家费曼所言：“自然运作遵循着对我们来说简单的法则，但由于运动的耦合，最终却表现为复杂的行为。而我们的使命，就是去探寻这种简单与复杂之间的桥梁。”

于歌喉之中徜徉，正是我们亲身走上这条探索自身奥秘的路途。让我们怀揣满腔热忱和希冀，在这个交叉领域继续矢志前行，必将为艺术和科学的融合写下浓墨重彩的一笔。

 附：作品欣赏

作品244《我渴望遇见你》（E调），作词：王新建，作曲：夏士康，演唱：金龙吟唱。

遇你如泉心欢喜，

生命有你深情守。

如灯塔你闪烁河，

有你幸福温馨过。

- 金龙吟唱@SOLITON 唱吧,玩音乐，就上唱吧！ (changba.com)