古法斫琴,對琴材要求非常苛刻,由于生态及環境的破壞,最重要的材料——符合斫琴的木材或極匮乏,或受到保護,難以采用。因古琴琴材的差異性,古人對琴材及音韻總結有“四善”(蒼、松、脆、滑)和“九德”(奇、古、透、潤、靜、圓、勻、清、芳)之說。
古琴音色各俱千秋,是古琴音樂魅力之一。宋代沈括《夢溪筆談》中說“以琴言之,雖皆清實,其間有聲重者,有聲輕者,材中自有五音”。古代的古琴制作者用過青桐、槐木、泡桐、柳木、白木松、松木等制面闆,用楓、黃花松、金絲楠、椿、黃花梨、紅木、松、柏、樟等木材來制琴背。通常以梧桐木為主,面桐底梓最為常見。《詩經·定方之中》載:“樹之榛栗,椅桐梓漆,爰伐琴瑟”。以桐梓為琴材曆史悠久。但是,由于環境、生态的原因,梧桐特别是成材的梧桐極為稀少。而且,“琴雖用桐,然須多年木性都盡,聲始發越。”斫琴所用以舊材為好,舊材更是難得。
木材是由許許多多失去生命活力的管狀細胞組成的。每個細胞均有細胞腔和細胞壁,細胞腔中空,周圍是木質化的纖維物質構成的壁層,使木材結構呈蜂窩狀。細胞腔中的空氣和構成細胞壁的物質都具有較高的聲音通透性,易于傳播聲音。
現代制作一把古琴要用好幾種木材,但一般古琴的主要部分是面闆和底闆,是用杉木和梓木這兩種材料制成的。自唐代著名制琴家族雷氏開始用杉木制古琴後,各代均多以杉木制琴。這一方面是因為杉木和梓木的樹徑相對較大,生長普遍,在中國很容易找到,另一方面,制作者和演奏者也發現它們是取得樂器優良聲音的最佳組合。
杉木具有很好的傳聲性能。其中,雲杉是最好的制造樂器的村料,其順紋沿着樹幹方向的傳聲速度約為每秒四千八百米到五千八百米,是空氣的幾十倍,與碳素纖維和鐵的傳聲速度相當。但是,後兩種材料密度要比雲杉大得多。此外,雲杉紋理通直,材質緻密,年輪寬度均勻,并且在每一個年輪中早材至晚材的過渡較為平緩,細胞的大小與形态較為整齊均勻,各部分木材結構無顯著差異,這樣有利于均勻地傳播高頻聲音而不變音調,對樂器而言,材質對古琴的音色起着更關鍵的作用。
杉木的種類很多,不同種類的材料差異很大。前蘇聯科學家安德烈耶夫研究确定了一定單位度量上的共振木材,指出作為共振木材應該具有高彈性模量—堅硬,同時又要求具有不大的密度一材質輕。木材中高彈性模量的材質往往密度都較大,而低密度的木材又不可能有較高的彈性模量。樂器材料的聲學品質常數與木材的傳聲速度的平方根成正比,與材料的密度的平方根成反比,就是說木材的彈性模量要高,傳聲速度要快,密度就要小,同樣體積的木材,重量要輕。所以,一般樂器制造共鳴箱時往往采用兩種甚至多種共振木材合成。
古琴的琴體用材,一般琴面用杉,而琴底用梓,這兩種共振木材的物理性能是符合現代科學道理的,也符合古人用材講究的剛、]柔、虛、實、陰、陽。如果不使用現代科學理論數據進行推斷測算,我們又如何理解其确切含義呢?所以現在有一些制作者的工作室中是用聲速儀來測定材料的傳聲速度,用單位體積的重量來計算材料的密度,從而對木材的聲學品質做出判斷。高科技設備的使用不但使材料的選擇更加科學便捷,而且對古琴的聲音設計也有很大幫助。另外,與木材的聲學品質有密切關系的還有它的聲輻射品質常數、聲阻抗、聲衰減系數等等。這些數據的取得,可以用傳統的測試和計算方法,也可以用先進的計算機分析方法。
和其他的木材制品一樣,古琴材料需要在幹燥後才能使用。但是另一方面,古琴材料的幹燥又與其他木材制品很不一樣,它必須經過長期的儲存才能使用。這個儲存的階段一般叫做天然幹燥。實際上,它既與幹燥有一定的關系,又不完全是木材與水分的關系。木材在幹燥、通風的條件下儲藏,其含水量飛速下降。在半年到一年的時間裡,就和周圍空氣濕度相平衡。在這以後,木材的含水量就随周圍空氣濕度的變化而變化。我們知道木材之所以很容易吸收空氣中的水分,主要是因為木材的纖維素中含有很多羟基。羟基的一個化學鍵是開放的,非常活潑,很容易與空氣中的水分結合,增加木材的水分含量。而木材的水分含量是影響木材聲學品質的主要因數,它直接影響到琴的聲音。
如果用沒有經過長期儲存的木材制成琴,當天氣幹燥時它的聲音變得明亮,而在陰雨天它的聲音就變得沉悶。大家注意到,在古舊的樂器上或用處理得很幹燥的木材制成的樂器上,這種現象雖然也有,但變化要小得多。古舊木材的含水率穩定在百分之十左右。這就是說,舊的木材和古老的木材與空氣中的濕度關系減小。這是因為在長期儲存過程中,羟基的自由鍵互相結合,成為十分穩定的大分子。鑒于這種現象,許多科學工作者和制琴家一直在進行各種試驗,加速木材的老化,或者采用各種方法,改變木材的化學結構,減少其空氣濕度的相關性,改善樂器的聲學品質。目前資料介紹的方法,有浸泡和塗刷、熏蒸、熱處理、酸處理、發酵處理、氧化處理、光處理、微波處理等等。用處理過的材料制成的琴,音質更接近老琴。
實際上人們早就觀察到老材與新材之間的區别,而且認識到材料之間的差别是影響到老琴與現代琴之間的音質差别的重要因素之一。清華大學電子系曾經以古琴龍池下的琴面木材為樣片,用電子顯微鏡分析古琴木材結構。從截面照片來看,清代琴和宋代琴截面上管孔尺寸約為三十微米,二者基本一緻,但清代古琴的孔間側壁更為光滑。對側壁的橫向尺度進行掃描,發現宋代古琴次生壁的凹陷的紋孔直徑約為三微米,密集分布。從音色上看,宋代古琴的音色也比清代古琴更幽遠。
目前,我們對琴所用的木材在長期存儲過程中發生的變化研究得非常不夠,很多結論還僅僅處于推想的過程中。自然界中的一些現象看起來簡單,實際卻有許多錯綜複雜的原因。值得一提的是,還有一個有趣的現象,就是老琴下雨天時琴面和内腔會出汗,而新琴則不會有此現象。
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2023-07-13