「ジャジャジャジャーン」という4つの音符で始まるベートーヴェン（Beethoven）の交響曲第5番（Symphony No. 5）は、おそらく世界で最も有名なクラシック音楽の一つです。誰もが一度は耳にしたことがあるこの冒頭の動機は、なぜこれほどまでに人の心を揺さぶるのでしょうか？その緊張感、劇的な展開、そして最終楽章の輝かしい勝利感は、どのような音楽的仕組みによって生み出されているのでしょうか。
「「ベートーヴェン交響曲第5番のリズムと感情の風景 – 多段階分析アプローチ（The Rhythmic and Emotional Landscape of Beethoven’s Symphony No. 5: A Multi-Phase Analytical Approach）」」によれば、この傑作には数値化可能なリズムパターンと感情構造が存在し、しかもそれらは心拍や海の波といった自然現象のリズムと深い共鳴関係にあるといいます。
著者はエクアドルのアンバト工科大学（Universidad Tecnica de Ambato）のシメナ・クマンダ・ミランダ・ロペス（Ximena Cumanda Miranda López）氏を筆頭に、インドアメリカ大学（Universidad Indoamérica）のスサナ・A・アリアス・T（Susana A Arias T）氏、メキシコのハラパ高等教育科学研究所（Instituto Científico de Educación Superior, Xalapa）のルイス・アリアス・ビジャロエル（Luis Arias Villaroel）氏、そしてインドアメリカ大学デジタル環境教育学修士課程のハニオ・ハダン・ゲレロ（Janio Jadán-Guerrero）氏という4名の共同研究チームによるものです。
本記事では、計算音楽学（computational musicology）の最先端手法を用いてこの不朽の名作を解剖した研究の内容を、詳しく解説していきます。
背景 – 音楽の感情はなぜ研究されるのか
音楽が感情を引き起こすことは、誰もが経験的に知っています。しかし「なぜ」その音楽が特定の感情を生み出すのか、その仕組みを科学的に説明しようとする研究は、比較的最近になって本格的に始まりました。
音楽感情認識（MER、Music Emotion Recognition）と呼ばれるこの研究領域は、推薦システムや音楽療法における活用が期待されています。例えば、ストレスを感じているユーザーに穏やかな音楽を自動推薦したり、感情状態に合わせた音楽療法プログラムを組んだりする際に、MERの技術が応用されます。
この分野の先駆的研究として、ジャスリン（Juslin）とスロボーダ（Sloboda）による2001年の著作「音楽と感情（Music and Emotion）」があります。音楽によって引き起こされる感情を体系的に研究する枠組みを提供したこの書は、その後のMER研究の礎となりました。
また、リズムと感情の関係性に注目した研究も重要な流れを形成しています。パンダ（Panda）ら（2021）によれば、リズムの複雑さと感情反応の間には明確な相関関係があります。さらにチャン（Chang）ら（2024）は、深層学習を用いた感情クオドラント予測モデルを提案し、リズムパターンが感情予測に有効であることを示しました。
このような研究の流れの中で、本論文はベートーヴェンの交響曲第5番を題材に、リズム分析、感情強度評価、そして自然現象との比較という3つのアプローチを組み合わせた新しい分析方法を提案しています。
研究手法 – 3段階の分析フレームワーク
本研究の最大の特徴は、定量的分析と定性的分析を組み合わせた3段階のフレームワークにあります。
フェーズ1: 感情強度評価（Emotional Intensity Assessment）
第1段階では、各楽章の感情強度を数値化します。「緊張（Tension）」「静寂（Serenity）」「勝利（Triumph）」といった感情ディスクリプタ（descriptor）に対して1から10のスコアを付与し、楽章ごとの感情的な変化を可視化します。
この際に使用する数式は以下のとおりです：
Ie = 各ディスクリプタの（重み wn と相対頻度 rn の積）の合計
ここで、Ie は感情強度スコア、wn は各感情ディスクリプタに割り当てられた重み、rn は特定の楽章における各ディスクリプタの相対頻度、k は総ディスクリプタ数を表します。得られたデータはmatplotlib（マットプロットリブ）を使ってグラフ化し、楽章をまたいだ感情強度の変化曲線として可視化されます。
フェーズ2: リズムパターン識別（Rhythmic Pattern Identification）
第2段階では、音符の長さ（秒単位）を使った頻度分析によってリズムパターンを識別します。特に着目するのは、繰り返しパターンです。例えば [1.0, 1.0, 1.0] は4分音符の一定の繰り返しを、[0.5, 0.5, 0.5] はより速い音符の連続を表します。
パターン頻度の計算式は：
fp = Np / Nt
ここで fp はパターンの頻度、Np はそのパターンの出現回数、Nt はデータセット内の総パターン数です。この分析はテンパーリー（Temperley, 2001）の計算音楽分析手法に基づいています。
フェーズ3: 自然現象との比較（Natural Phenomena Comparison）
第3段階では、識別されたリズムパターンを自然界のリズムと照合します。レヴィティン（Levitin, 2006）の研究にあるように、音楽の繰り返しと心拍・振り子の動きなどの生物的リズムの間には平行関係が存在します。
リズムパターンは以下の3カテゴリに分類されます：
- 定常リズム（Steady rhythms）：[1.0, 1.0, 1.0] のような規則的な繰り返し。心拍や海の波に対応。
- 速い連続（Faster sequences）：[0.5, 0.5, 0.5] のような短い音符の連続。ハチドリの羽ばたきや雨粒に対応。
- 微妙な変奏（Subtle variations）：[0.9, 0.9, 0.9] のような若干の揺らぎを含むパターン。環境リズムに対応。
主要な結果 – 楽章ごとの感情地図とリズムの秘密
感情強度の分析結果
各楽章の感情スコアを可視化すると、交響曲全体が描く劇的な感情の旅が浮かび上がります：
- 第1楽章 – 緊張とドラマ（Tension/Drama）：スコア約8。有名な「ジャジャジャジャーン」の動機が生み出す強烈な緊張感と劇的なエネルギーが高スコアに反映されています。
- 第2楽章 – 静寂と省察（Serenity/Reflection）：スコア約5。第1楽章の嵐が一時的に和らぎ、穏やかな変奏曲が展開されます。感情強度は全4楽章の中で最も低くなります。
- 第3楽章 – 神秘とエネルギー（Mystery/Energy）：スコア約7。スケルツォ（Scherzo）と呼ばれる3拍子の軽快な楽章ですが、第1楽章の動機が再び影を落とし、独特の緊張感を持ちます。
- 第4楽章 – 勝利と祝典（Triumph/Celebration）：スコア約10。ハ短調から一転してハ長調に転調し、圧倒的な勝利感と祝典の雰囲気で全曲を締めくくります。
この感情曲線は、緊張から解放、そして勝利へという物語的な感情の弧を描いており、ベートーヴェンが意図した劇的な感情の旅を数値で裏付けています。
リズムパターンの分析結果
第4楽章のリズムパターン分析では、以下の結果が得られました：
最も頻出するパターン [1.0, 1.0, 1.0] は圧倒的な頻度（約1,200回）で登場し、ほかのパターンを大きく引き離しています。これは第4楽章の力強く安定したリズム基盤を象徴しています。
次いで [0.5, 0.5, 0.5]（約500回）、[0.9, 0.9, 0.9]（約350回）、[1.0, 1.0, 0.5]、[1.0, 1.1, 1.0] と続きます。
特に注目すべき発見は、識別された持続時間の数値が1と5に集中していることです。1はモーダル値として2,000回以上出現し、4分音符や8分音符のような一定のリズム単位がベートーヴェンの主要な手法であることを示します。5は約1000回出現し、より長いパターン（2分音符以上の組み合わせ）の存在を示唆します。そして2、3、8などの値がほぼ登場しないことは、よりシンプルで安定したリズムの枠組みを示しています。
さらに研究チームは、この5という値の出現がフィボナッチ数列（Fibonacci sequence）と音楽パターンの自然的秩序との接点を示唆している可能性を指摘しています。
考察: 自然リズムとベートーヴェンの天才
本研究の最も独創的な貢献の一つは、ベートーヴェンのリズムパターンを自然界のリズムと体系的に比較したことです。
[1.0, 1.0, 1.0] という定常パターンは、安静時の心拍（1秒に1回のリズム）や穏やかな海の波に対応しています。私たちが第4楽章の安定した前進感を感じるとき、それは生物として自然界のリズムと共鳴しているからかもしれません。
[0.5, 0.5, 0.5] というより速いパターンは、屋根に落ちる雨粒やハチドリの羽ばたきと対応しています。このパターンが登場する場面では、「高まったエネルギー」や「高揚感」を感じる傾向があります。
[0.9, 0.9, 0.9] はほぼ一定ながらわずかな揺らぎを持つパターンであり、環境中の「不規則だが規則的」な現象に対応します。このパターンは楽曲に規則性を保ちながら変化の余地を与えており、単調さを防ぐ機能を果たしています。
この発見は、ベートーヴェンが意識的にせよ無意識にせよ、人間の生物的感覚と共鳴するリズム構造を作曲に組み込んでいたことを示唆しています。レヴィティン（Levitin, 2006）が「これはあなたの脳と音楽について（This Is Your Brain on Music）」で述べたように、音楽と自然のリズムは人間の認知の中で深く結びついています。
また本研究は、ベートーヴェンの反復的なリズム構造の利用が認知と感情の両方に作用することも示しています。第4楽章における [1.0, 1.0, 1.0] の圧倒的な存在感は、「安定した、活気ある土台」を提供し、その上でダイナミックな変化が映えるように設計されています。この構造は、ロカモーラ（Rocamora）ら（2013）が述べるリズム的複雑さと認知の役割についての枠組みとも整合します。
まとめ: 古典の中に宿るサイエンス
ベートーヴェンが交響曲第5番を作曲した19世紀初頭、「計算音楽学」という概念はもちろん存在しませんでした。しかし200年以上の時を経て、数値分析の眼差しがこの作品に向けられたとき、驚くほど整然とした構造と、自然界との深い共鳴関係が浮かび上がってきました。
本論文が明らかにした主要な知見をまとめると、まず感情の旅として、第1楽章の緊張とドラマから第4楽章の勝利と祝典へという感情の弧が数値的に確認されました。次にリズムの骨格として、[1.0, 1.0, 1.0] というパターンが圧倒的な頻度で第4楽章の「勝利感」を支えていることが判明しました。そして自然との共鳴として、ベートーヴェンのリズムパターンが心拍・海の波・ハチドリの羽ばたきといった自然リズムと対応していることが示されました。
この研究が示すのは、音楽の感情的な力が単なる「美的経験」ではなく、数理的な構造と生物的共鳴に根ざしているという可能性です。今後は文化差や生理的測定を組み込んだより包括的な研究が期待されています。
交響曲第5番を聴くとき、あの「ジャジャジャジャーン」という動機の背後に、心拍と同じ周期を刻むリズムの海が広がっていることを思い浮かべてみてください。ベートーヴェンの天才は、自然と人間の間に横たわる普遍的なリズムの言語を、音楽という形で可視化したものかもしれません。
