“I know that the most joy in my life has come to me from my violin.”
– Albert Einstein
B.C 570:
古希腊哲学家毕达哥拉斯研究了琴弦振动的本质,他被认为是世界上第一个通过观测发现了有效弦长与音高之间关系的人。这个伟大的发现不光定义了西方音律音阶体系,它也一直是人类最古老的对于自然法则的数学表达。毕达哥拉斯学派认为数是万物的本原,事物的性质是由某种数量关系决定的,万物按照一定的数量比例而构成和谐的秩序;由此他们提出了“美是和谐”的观点,认为音乐的和谐是由高低长短轻重不同的音调按照一定的数量上的比例组成。
B.C 239:
公元前239年,《吕氏春秋•大乐》篇论述了音乐的本质与客观世界之间的关系:“音乐生于度量,本与太一。” 《吕氏春秋•适音》篇记载用于作为正律器和度量单位的黄钟,起源于黄帝时期。
A.D 1636:
法国著名的数学家和修道士马林·梅森(Marin Mersenne, 1588-1648)在这一年发表了论文《Harmonie Universelie》。被称为声学之父的他认识到弦在一秒钟内将相等数量的振动传递给仪器本体和运动中的空气。在这项开创性的工作中,他描述了两根弦的振动几乎是一致的,并确定了一个人可听见的音调的第一个频率是每秒84次振动。他还提出了弦振动定律的精确数学公式,在理想条件下,频率与长度成反比,与张力的平方根和横截面积的平方根成正比。
A.D 1638:
意大利科学家伽利略(Galileo Galilei)继承了他的父亲老伽利略(Vincenzo Galilei 鲁特琴演奏家和作曲家,业余科学爱好者)的研究课题。在《两门新科学》中发表了《关于鲁特琴琴弦频率、长度、张力和直径之间的关系》。
A.D 1802:
德国律师,音乐家,业余科学爱好者:Ernst Chladni开创了至今仍被一些制琴师使用的撒盐法,用于观测不同参数的提琴面板与背板在低频下的几个主要特征振型。
A.D 1807:
法国数学家傅里叶在研究中发现了一系列成谐波关系的正弦曲线可以用来表示物体内的温度分布。他还声称,“任何”周期信号都可以用一系列成谐波关系的正弦曲线来表示。这个发现奠定了声学研究的数学基础快速傅里叶变换。
A.D 1808:
法国医生,科学爱好者Félix Savart在法兰西工学院教授的帮助下发表了琴弦振动呈三角形顶点做匀速运动的论文。他是第一个有记载意识到音柱重要性的人,拆掉了十几把Stradivari和Guaneri的作品进行琴体振型的研究。
A.D 1865:
德国生物物理学家、数学家。“能量守恒定律”的创立者。在生理学、光学、电动力学、数学、热力学等领域中均有重大贡献。他也研究了小提琴弓拉弦的物理学运动,称其为“亥姆霍兹运动”。1860年被选为伦敦皇家学会会员,并获该会1873年度科普利奖章。1887年,亥姆霍兹任国家科学技术局主席。
A.D 1877:
雷利勋爵(Lord Rayleigh)的声学理论《Theory of Sound》出版。这一具有里程碑意义的著作至今仍是所有声学领域的参考资料之一。此后他被任命跟随麦克斯威尔(James Clerk Maxwell)出任剑桥卡文迪许实验室负责人。于1904年获诺贝尔奖,1905年出任剑桥校长。
A.D 1918:
印度物理学家、乐器声学研究者、会计,拉曼(Chandrasekhara Venkata Raman)对 Helmholtz 运动特点进行了广泛的研究,他在弓拉弦振动力学理论专著中,给出了一个简化的弦振动模型,并且用手算给出了弦的一些周期运动,包括亥姆霍兹运动。1930年,拉曼获诺贝尔物理学奖。
A.D 1940:
哈佛物理学教授Saunders, F. A.和他的学生哈金斯(Carleen Hutchins)女士开始使用正弦波发生器类的电子仪器对提琴进行测量。并对早期的提琴声学大量文献进行了整理。
A.D 1960s:
中学教师哈金斯夫人,集前人精华将提琴声学带入到一个新的高度。发表在学术期刊上的论文达百余篇,培养了一大批当代的提琴声学研究者,并开始将提琴声学的学术成果直接应用于传统提琴的制作上。美国Catgut提琴声学学会联合创始人。亲自编著了论文集[Research Papers in Violin Acoustics, 1975-1993: With an Introductory Essay 350 Years of Violin Research]。1982年,哈金斯夫人访问中国提琴制造的各个方面,将现代提琴声学带入中国。
A.D 1980s:
来自美国威斯康辛大学的高能物理学先驱,业余制琴师教授进一步推动提琴声学在提琴制作上的实践。在拆了上百把琴之后,Jack Fry建立了提琴面板背板调试与提琴声学参数之间的对应关系。相关学术成果收录于《A Physicist’s Quest for the “Secrets” of Stradivari 》。Jack Fry作为专业的物理学家并没有完全依赖于先进的仪器而是走了另外一条更具有挑战性的道路:如何使用古代人所处时代的技术复原Strad的声音。
A.D 1984:
原文化部舞台科技研究所所长王湘先生,使用激光全息技术测量小提琴模态的工作记录。开始使用先进科研级仪器进行提琴声学测量
A.D 1990s:
1990年代初,来自美国北卡莱罗那大学物理学院的George Bissinger教授开始使用更先进的光学全息仪器与计算机科学对提琴声学的模态进行了观测与研究。进一步更直观的了解提琴振动的原理并发表了多篇论文。
A.D 1990s:
7岁开始学习小提琴演奏,17岁开始学习制琴的德国人Martin Schleske 对提琴声学产生了浓厚兴趣。在25岁时开始在慕尼黑工业大学学习物理。开发了目前仍在使用的电脉冲锤激励测量方法并对几百把提琴进行了声学性能测量。
A.D 1990s:
同在九十年代的中国,制琴师郑荃完成Cremona的学业将意大利的制琴技术带回中国。在音乐学院组建制琴系的初期开始在中国寻求工程学术界的协助来促进国内的制琴技术。此后他联合北京大学物理系在北航使用精密仪器也进行了一系列的提琴声学模态与振型方面的研究工作。
A.D 2007:
毕业于剑桥机械工程系的Jonathan Rowe先生,曾经的数学与物理老师。在这一年创办了互联网上第一个关于提琴声学的网站。里面涉及到了100篇以上的提琴声学论文,他更喜欢将这些知识与理论运用到提琴实际调试中去并在自己的网站上提供了有关简易测量与调试方案的示范。
A.D 2009:
一个由音乐家,制琴师和科学家组成的团体OberlinWorkshop,在Grorge Bissinger教授主导下使用多普勒激光测振仪与CT扫描对Titan,Plowden,Willemotte 三把名古琴进行了全面的声学观测与数据记录。其他的主要成员包括:FanTao(组织与外联);Joseph Curtin(制琴应用技术支持);Samuel Zygmuntowicz(制琴技术支持);Geogre Stoppanni(测量系统软件开发);伯明翰大学Colin E.Gough教授(有限元仿真)。此次实验后产生了多篇论文与成果最终通过两位现代制琴师的作品得以体现。
Curtin与Samuel至今仍是世界上活着的制琴师中近十年内个人作品拍卖记录最高的前两名。
A.D 2009:
来自曼彻斯特的Geogre Stoppani先生,一位制琴师,羊肠弦制弦师,计算机软件开发者和声学研究者。开发了专用于提琴声学测量的一系列软件程序。软件中不仅有更适用于小提琴频段的FFT分析,还将测量获取到的各项数据图形化使得振型测量结果可以被轻易直观的观测。
A.D 2012:
法国物理学家Claudia Fritza关于小提琴音色的主观评测论文发表。在2009年Oberlin客观测量的成果上,提琴声学在有了客观仪器测量结果的基础上开始寻求主观与客观结果之间的映射关系。
A.D 2015:
英国伯明翰大学的Colin E. Gough教授发表了以有限元仿真为主要方法的研究成果。建立了提琴振动标准模态,补充了自哈金斯博士理论至今面板单独调试与全琴调试之间缺失的环节。
A.D 2020:
Tim Duerinck是比利时根特大学的工程系学生,制琴师,演奏爱好者。他使用来自于Oberlin的学术成果制造新型纤维类符合材料声学小提琴。相关论文于今年四月发表于期刊美国声学。
External Links
- Martin Schleske 的个人网站:www.schleske.de/
- Joseph Curtin与Oberlinworkshop:josephcurtinstudios.com
- Samuel Zygmuntowicz与Strad3D:https://strad3d.org
- Geogre Stoppanni的个人网站:http://www.stoppani.co.uk/
- Claudia Fritza:http://www.lam.jussieu.fr/
- Colin E. Gough教授:www.violinacoustics.com
- Tim Duerinck的FB:https://www.facebook.com/AtelierDuerinck/
- Jonathan Rowe教授的网站:www.platetuning.org