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国宝密码·曾侯乙编钟丨两千多年前的中国好声音,为什么现在我们复制不出来了
发布时间: 2017-12-22 10:03  来源: 科技日报
 

  《国家宝藏》有多火?一向高冷的豆瓣网友给它打出了9.5分,在00后、二次元们扎堆的B站,《国家宝藏》的热度也排名前列。

  这么火的良心综艺,你一定也看了吧?不过,你真的看懂了那些国宝背后的秘密吗?

  著名考古学家邹衡先生曾说:“什么能够代表中国?在我看来无外乎两者,一是秦始皇兵马俑,二是曾侯乙编钟。”

  

  第二期《国家宝藏》里,展出了湖北省博物馆的镇馆之宝——曾侯乙编钟。曾侯乙编钟1978年在湖北随县出土,是目前已知全世界最大、最重、音乐性能最完好的青铜礼乐器。全套编钟重5吨,共65件钟,分三层八组悬挂在呈曲尺形的铜木结构钟架上,最大钟通高152.3厘米,重203.6公斤。它高超的铸造技术和良好的音乐性能,改写了世界音乐史。

  世界各地都有钟

  为什么唯独中国的编钟

  能够演奏音乐?

  要想了解为什么独有中国的编钟成为乐器,首先要说到冶金铸造的技术,了解编钟的化学成分。

  钟的外壳都是金属,但金属的成分影响了钟的音质,庙里的铜钟、西方教堂里的圆钟都不能当乐器。原因就是延音太长,敲一下,“Bang~~~”一直在响,大钟无法抑制内心的波澜,所有的回音混在一起,体现不出节奏和旋律,自然不能用来演奏音乐。

  而延音的长短是由钟的成分和结构决定的,这里我们先说成分。

  西洋钟往往用的是黄铜,黄铜里面含铜和锌,这种铜一般做锣、钹、镲,这类打击乐器发出的声音很难抑制。中国的编钟使用加入了锡和铅的青铜铸造,阻尼系数高,敲一下就停,延音短。

  中国古人掌握了青铜铸造的“独家秘方”,在铜、锡、铅符合一个固定比例时,钟声就能成为乐音。

  一个钟敲出两个音

  这仅仅是个巧合吗?

  编钟成为乐器的第二个重要原因,就是独特物理结构形成的“一钟双音”现象。

  曾侯乙编钟的每个钟可一锤两音,敲出差三度的两个乐音互不干扰,也可以同时敲击产生和声。

  一钟双音是由我国当代杰出的音乐学家黄翔鹏先生最早发现的。其实在之前出土的其他编钟上,黄翔鹏已经发现了一钟双音的现象,敲正面和侧面发出的声音不同,不过一开始他以为只是偶然现象,没有公开发表自己的新发现。

  曾侯乙编钟出土后,黄老先生发现几乎每个编钟都有一钟双音的现象,才开始认真研究。

  但是当时谁也不知道为什么编钟能奏出一钟双音。古籍上也没有任何记载,只有沈括在《梦溪笔谈》里略微谈到“古乐钟皆扁,如合瓦,盖钟圆则声长,扁则声短,声短则节,声长则曲。节短处声皆相乱,不成音律。”意思是由于扁钟发声短促,无延长音,圆钟有较长的延长音,在快速旋律中,各种频率的音会相互叠加而不成音律。

  沈括的这段话除了描述出扁钟和圆钟的不同衰减现象和圆钟明显的拍频现象,更重要的是第一次记载了中国古乐钟都是合瓦形的扁钟。

  在发现“合瓦”是产生一钟双音的奥秘之前,所有试图复原编钟的努力都失败了。人们开始意识到也许合瓦形的结构才是问题的关键。

  编钟的振动属于板振动,合瓦形结构能够形成不同的振动分区,每个分区的频率不同,并且彼此形成有效的隔离,因此敲击正面和侧面就相当于敲击不同的板。此外,板子厚,振动的频率就高,板子薄,振动的频率就低,古代工匠会通过挫磨钟壁来调整编钟的音高。

  左侧为曾侯乙编钟构造,右侧为西方编钟构造

  如果钟做成圆形,振动的曲线就会环在一起,只有做成扁形,才能让两块板子分区振动。

  编钟也不是完全的分离振动,敲正面时,侧面的板子也在微微振动,只不过声音很小。

  仅仅做到把厚薄不均的板子做成扁形就够了吗?

  中国古人非常聪明,为了增加隔离度,在钟体里面挖隧,让振动块能够分离出来。虽然钟体外观是一个整体,但里面是一块一块的。这样有助于一钟双音能区别开来。

  除了钟体里面有隧道,编钟外面还长了“青春痘”——钟枚。它放置的位置是有讲究的,为了抑制某些振动体,把不和谐的频率抑制住,只留悦耳的乐音。钟枚的作用还能增加阻尼,减少延音时间。

  铅的主要作用是增加阻尼,铜本身的弹性大,加入铅后,弹性变小,被敲击后振动时间相应变短。锡能够改变青铜的硬度,关键也是要把握好比例,如果锡加的太多,编钟一敲就碎,加的太少,一敲就是一个坑。

  所以说,完美比例的科学配方成就了古代编钟。不过可惜的是,随着人们的冶炼技术越发先进,提炼出的铜越来越纯,青铜时代就过去了,所以汉代以后就没!有!编!钟!了!

 
   
责任编辑: 白理  
 
 
 
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