现代技术在提琴制作研究中的应用

　　无论对艺术家还是对科学家来说，提琴是一种富有魅力、多少带点神秘色彩的乐器。许多年来，有不少提琴制作家、音乐家、物理学家致力于提琴制作的研究，希望能找到其中的规律，从而制造出优良的乐器来。虽然这些工作在不同程度上有所进展，但与其所追求的目标——替代人的直觉和经验去制作提琴——还有相当距离。在此笔者介绍一些提琴制作研究的进行情况，希望引起大家的兴趣，对提琴作更多的研究。

　　（一）对琴材理化性能的研究

　　意大利古琴的优美音质和演奏性能，经历300年而不衰，这引起了许多研究者的兴趣，通过对于包括其储存期内的理化性能变化及吸湿性能、声辐射性能等的研究，一般认为：古木材在潮湿条件下含水率一般稳定在10%左右，反映出的空气湿度的相关量不显著；声辐射性能改善；水萃取物、醇-苯萃取物明显增加，全纤维素、α纤维素降低，五聚糖和木质素的变化则很少；杨氏弹性模量和压电模量在300年内逐步增加，以后随年份增加而减少。

　　根据以上的研究结果，现已试用各种人工处理手段来改变木材的声学性能。应用的方法有：热处理，酸处理，发酵处理，氨处理，氧化处理，光处理，微波处理等等，主要是加速木材老化。

　　（二）对涂料的研究

　　提琴的涂料和油漆被称为最重要的“意大利秘密”。这是因为提琴涂料除具有一般涂料的保护和装饰性能外，还有其声学性能，即能过滤高频率的噪声，使提琴的声音变得甜润。油漆一般被分作两层，在木材和“真正的”油漆之间往往有一层被称为“底漆”的涂料，我们可以把它看成防腐剂、增强剂、防潮剂，涂布于木材表面以取得更好的附着力。对涂料的研究，目前一般采用有机化学分析技术、色谱分析技术、红外微光谱技术、光学偏振显微术、电子显微探针和扫描显微术，最近还使用了一种先进的能量分散X光分光（EDAX）技术。这些技术被用以研究古琴涂料的组成成分，以及复制含有这些成分的涂料的可能性。剑桥大学研究组（用EDAX方法测试）的报告指出：古意大利琴的油漆中含有铝、硅、磷、硫、钾、钙、钛、铁和锰，这些物质及其含量很接近于一种叫白榴火山灰的成分。他们推断斯特拉迪瓦里用这种火山灰来磨平他的乐器，或出于某种目的而用来涂刷他的乐器。另有一份来自美国俄亥俄州的Michelmon的报告说，意大利油漆中含有大量的钙，少量的硅、钴、铝、钾、镁，微量及痕量的钠、铁、锰。由于油漆中含有大量的钙，他推断这些油漆的主要成分是松香酸钙和茜草。

　　目前在试验中应用的除上述两例外，还有硅酸盐涂料、蛋白质涂料、乳胶涂料和几丁质涂料，一般用作油漆的还有天然树脂涂料、干性油涂料。

　　（三）对提琴结构的研究

　　主要是根据提琴琴体既要承受来自弦的很大的张力、压力，又要能进行充分振动的特点，研究其构造可能对音响产生的影响和受力后的变形情况，研究提琴的材料及弧度设计与厚度设计之间的关系，目的在于改善提琴音质。研究手段主要有材料的理化性能测试，成琴和音板的机械式测试，弧度和变形状况的研究采用了光栅技术和地理照相技术等。

　　（四）对提琴声学品质的研究

　　主要是通过对古提琴的声学品质和振动状态的研究，记录和取得对提琴音质评价的客观数据，用以指导新琴的制作。比较有代表性的有迈耶（Erwin Meyer）和巴克豪斯（Herman Backhaus）1930年提出的在人工激发条件下测定提琴的辐射声级和频率的关系，并用曲线记录下来。同时代较著名的研究者还有美国的桑德斯（Frederick A· Saunders）和意大利的巴斯瓜里尼（G · Pasqualini），他们使用频谱分析和记录频率响应曲线的方法来研究提琴的音响。50年代起霍金斯（Carleen M · Hatchins）开始用声激振的方法研究琴板的振动和振动模式；鲍威尔（R · L · Powell）和斯特森（K · A · Stetson）1965年起用激光全息摄影研究提琴的振动，这个方法后来在提琴研究的领域中被广泛应用。近年来在这方面比较有成就的科学家还有贝尔第哀（P · Beldie）、马香（K · D · Marshan）和克莱码（L · Cremer）。但是至今为止，这方面的研究只能部分地记录、了解提琴的振动情况和材料结构与声音之间的关系，直接用于指导提琴制作尚有距离。

　　（五）对提琴修复和鉴定的研究

　　提琴的修复和古琴的鉴定技术，近年来自发展比较快。在鉴定方面，主要是通过化学分析手段、显微检测手段和其它的一些手段，来帮助凭藉主观经验鉴定的鉴定家作出正确的判断。如修补后的油漆在一般光线下看上去近似原来的油漆，但在柴油外线下却反映出截然不同的颜色。在修复方面，目前使用X光来检查木材被蛀的情况，并用身线杀死蛀虫和它们的卵。过去，这项工作需在毒气柜内进行，危险而且效果不够好。用窥视摄影来拍摄琴体内部的照片，可发现从表面观察不到的裂痕和修补痕迹。用地理照相的办法来记录提琴的外形和弧，可为日后修复工作提供数据等等。

　　正如美国德克萨斯州A&M大学的内吉韦利（Joseph Nagyvary）教授说：“小提琴是一座艺术和科学的大迷宫”。在这迷宫里不有许许多多的秘密有待我们去探索。让我们努力吧。