Ich interessiere mich für Musik…

Pythagoras wird durch seinen berühmten Satz zwar vor allem mit der Mathematik in Zusammenhang gebracht, durch seine Berechnung der Tonhöhenproportionen für die harmonischsten Intervalle trug er aber auch wesentlich zur Aufstellung der ersten Musiktheorien bei. Musikerinnen und Musiker greifen bei der Komposition ihrer Werke auf zahlreiche mathematische Werkzeuge zurück: Frequenzverhältnisse, Goldener Schnitt oder auch geometrische Figuren. Die vielfältigen Verbindungen zwischen diesen scheinbar weit voneinander entfernten Fachgebieten beweisen immer wieder, dass Musik und Mathematik in Wirklichkeit eng miteinander verknüpft sind. Das wusste schon der Philosoph und Mathematiker Leibniz im 18. Jahrhundert: “Die Musik ist die versteckte arithmetische Tätigkeit der Seele, die sich nicht dessen bewusst ist, dass sie rechnet.”

Um die Musik besser verstehen zu können, muss man sich zunächst mit den Tönen und ihrer Ausbreitung beschäftigen. Instrumente erzeugen sich ausbreitende Schwingungen der Luft, also durch Sinuskurven beschreibbare Änderungen des Luftdrucks in Abhängigkeit von der Zeit. So kann die gesamte Musik in Gleichungen und Kurven übersetzt und anhand der ihr zugrunde liegenden physikalischen Gesetze untersucht werden, was eine Analyse der sie bildenden Töne, ihrer möglichen Verformung und der Auswirkungen auf das menschliche Ohr ermöglicht.

Die Elektroakustik umfasst alle Techniken zur Erzeugung, Aufnahme und Wiedergabe von Schall mithilfe von elektrischen Systemen. Sie hat heutzutage eine vorherrschende Stellung in der Welt der Musik und vermag die gebotene Klangtreue derart zu verbessern, dass das Publikum mit der Musik verschmilzt. Ob gerichtete Lautsprecher oder nur bestimmte Frequenzen aufnehmende Mikrophone: Die auf Konzepten der Signalverarbeitung und Akustik beruhenden Fortschritte ermöglichen eine optimale Kontrolle des Nachhalls und der Schallabsorption und helfen so den Musikerinnen und Musikern dabei, ihr Talent zum Ausdruck zu bringen und sich in der Öffentlichkeit zu präsentieren.

Moderne Computer-Vision-Techniken und die heutzutage zur Verfügung stehende Rechenleistung ermöglichen die automatische Analyse grosser Mengen von Partituren. So kann Data Science Aufschluss geben über die Entwicklung der im Laufe der Zeit verwendeten harmonischen Strukturen oder über die Besonderheiten von Musikstilen bestimmter Regionen oder Epochen. Auf dieser Grundlage können durch künstliche Intelligenz originelle und mit Sicherheit einzigartige Melodien, welche die Besonderheiten eines bestimmten Stils berücksichtigen, komponiert werden. Darüber hinaus kann durch die Anwendung dieser Techniken auf ein bestimmtes Korpus versucht werden, unvollendete Werke zu vervollständigen, wobei jedoch nicht vergessen werden darf, dass Musik menschengemacht ist und Variationen unterliegt, welche die Erlebnisse der sie komponierenden Individuen widerspiegeln.

Musik gibt unserem täglichen Leben einen Rhythmus und kann intensive Emotionen auslösen, was sie zu einem faszinierenden Thema für die neurowissenschaftliche Forschung macht. Untersuchungen zur Wirkung von Musik auf das Gehirn ermöglichen ein besseres Verständnis der kognitiven Fähigkeiten des Menschen, insbesondere hinsichtlich der Verarbeitung und Darstellung von komplexen auditiven und syntaktischen Sequenzen. Die Vorhersage des Empfindens, das durch verschiedene Melodien in unterschiedlichen Kulturen und Regionen der Welt ausgelöst wird, ist ebenfalls ein Thema von wissenschaftlichem Interesse. Zudem könnte die DNA das Speichermedium der Wahl für ganze Musikarchive werden.