本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
在新的 Android 广告中，一位钢琴家演奏了两架钢琴。一架是普通钢琴，另一架的所有琴弦都调成了相同的音符，即中央 C 调。
自然而然地，在观看完广告后，我想知道他们是如何让钢琴做到这一点的。根据上面嵌入的“单音调制作”视频，他们修改了钢琴的内部结构，以改变许多琴弦的长度。我尊重这是一项困难的技术任务，但坦率地说，这有点令人乏味的答案。如果他们试图在不修改乐器的琴弦或内部结构的情况下，将钢琴上的每个音符都调成中央 C 调会怎么样？
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如果您曾经窥视过三角钢琴的内部，您会看到一堆琴弦，它们的长度和粗细各不相同，从低音到高音（从左到右）越来越短和细。 振动弦的音高取决于其长度、密度（通常与其粗细相对应）以及施加在琴弦上的张力。加长或加粗琴弦会降低音高，而增加张力会提高音高。基于琴弦的长度 (L)、张力 (T) 和密度 (μ)，振动弦上音符的频率 (f) 的精确公式如下所示。
理论上，您可以通过调整张力将任何长度和粗细的琴弦调成任何音高，因此理论上，您可以将钢琴上的任何琴弦都调成任何音高。您需要施加多少张力才能做到这一点？
从立式钢琴到音乐会三角钢琴，不同尺寸的乐器都能产生相同的音高，因此钢琴琴弦的长度和密度没有统一标准。但我们根本不需要知道这些量。我们只需查看频率和张力之间的关系，就会发现如果我们保持长度和密度不变，则频率与张力的平方根成正比。
中央 C 调的频率几乎是钢琴上最低音符的 10 倍，因此我们需要大约 100 倍的张力才能将最低的琴弦一直向上调。可以肯定地说，以这种方式调弦对您的钢琴不利。很可能，琴弦会在您完全拧紧之前断裂。如果琴弦以某种方式设法坚持下来，它的张力将从需要 大约 200 磅的张力 增加到 20,000 磅，这相当于能够承受一个 整支橄榄球队 而不是一个小个子橄榄球运动员的重量。一架钢琴的总张力最高可达 45,000 磅，分布在施坦威音乐会三角钢琴的 88 个琴键上。将一半的张力集中在一根琴弦上可能会将乐器撕裂。更不用说许多其他低音弦也需要几乎相同的张力，因此钢琴的左侧将有几支橄榄球队在拉扯它。
在键盘的另一侧，我们将遇到将最高音的琴弦调低到中央 C 调的问题。我们不会冒着损坏钢琴的风险，但很有可能琴弦不会发出声音。钢琴上的高音 C 比中央 C 高 4 个八度，因此其频率是中央 C 的 16 倍。这意味着我们需要将张力降低到正常张力的 1/256。根据我演奏弦乐器的经验，我不认为琴弦在如此小的张力下会发出任何声音。这就像试图拨弄围巾上的流苏。
在计算了数字之后，我非常确信，如果您想将所有琴键都调成相同的音符，那么更改钢琴的内部结构是正确的选择。而且我们为什么要这样做呢？Android 广告生动地展示了牺牲所有音高变化会使音乐，或者至少是贝多芬的月光奏鸣曲第三乐章，变得不那么丰富，但它忽略了一个很大的优势：这是 一架实际上可以调准音的钢琴。