笛子里的物理问题

      不论在中国或者外国都有笛子，很少有人没见过笛子的。不管是作为一种乐器来吹也好，还是由于好奇随便吹上几下玩玩也好，许多人都吹过笛子。笛子是最古老的乐器之一，人们拔一根苇管来吹，这就是最原始的笛子。我国1987年在河南出土的骨笛——在兽骨上开几个孔，已远在8000年以前。

      现在我们看到的笛子是横吹的，在中国古代，横吹的、竖吹的都叫作笛，只是到了后来才把竖吹的叫作箫，到现在也还有竖吹的叫竖笛。

      西洋乐器里，正规的管弦乐队中有长笆和短笛，短笛发的音要比长笛高一个八度。如老斯特劳斯的“拉科齐进行曲”，用短笛在高处“挑”几下，别有味道。中国笛最普通的有曲笛和梆笛两种。曲笛长，用于昆曲等剧种；梆笛短，用于梆子等。一般梆笛比曲笛的音高出四度。

      笛子是一种管乐器。笛子越长，吹出的音调越低；笛子越短，吹出的音调就越高。你可以做一个实验：把开水灌进暖瓶里，可以听到从低到高连续的声音，这是因为暖瓶里的水面逐渐升高，从水面到瓶口这一段“管长”越来越短的缘故。当然这个实验中的管是一端闭口，一端开口的“闭管”，而笛子是两头都开口的“开管”。开管与闭管的区别，我们前面已讲过了。

      我们已经讲过，吹笛子的时候，用手按住或放开一些侧孔，就是改变管长，也就是改变音调，可以吹出“1（dol）”、“2（rei）”、“3（mi）”、“4（fa）”、“5（sol）”等不同音调的音来。当然，事情没有那么简单，笛管的粗细，外径和内径的大小、形状、变化程度，管壁的厚度，侧孔、吹孔的大小、形状，管尾——即最后一个侧孔以下的长度等等，都与音调有关。

      以上这些结构因素，不但影响音调，也影响音色。一个明显的例子是，笛子的管径太细，吹出来的声尖里尖气，很不好听，或甚至吹不出声来。

      使用笛膜是我国竹笛的一种特色。在笛膜上大有学问。常用天然的竹子管内的“竹衣”做笛膜。笛膜的贴法也很重要，有了好的笛膜，可以加强气流的振动，发出浑厚、脆亮而动听的声音。不信还可以做一个极端的实验：用一张纸做笛膜，声音就不堪入耳了。笛膜距吹口距离也与音色有关：距离近，高音亮；距离远，低音亮。

      笛子的材料也与音色有关，金属材料比较稳定，竹子则易变形。好的竹笛用材要经过严格挑选，因为在笛管里形成驻波的质量与材料的密度、弹性膜量、厚度等都有关。当然还要求不开裂，无虫眼，无疤痕，无汗渍，表面光洁等。何处生产的竹子、什么品种的竹子适宜做什么，都是有规定的。还要对材料进行烘烤处理，太干则还要加湿。

      笛子的吹奏技巧也至关重要。吹奏无非是“运气”和“运指”。口形，吹气的角度、强弱，口与吹口的距离不同，就可以有不同的气流在管内耦合，得到不同的音色。“气振音”是使气流振动，“气变音”是改变口风及气流使音调改变，“气冲音”是用丹田气冲击发出断音。还有用舌头改变气流，有“轻吐”、“单吐”、“双吐”、“三吐”等。

      至于指头上的功夫，可以有滑音，即连续改变按住一个音孔的多少面积；微分音，即按住一部分音孔；颤音，即快速、反复地使按音有微小变化；叠音，即很快的上倚音；指震音，即手指在音孔旁震动以变化强弱；垛音，即强的叠打音，等等。这些也都是改变管长或气流的运动方式。

      最后讲一下笛子的音调随温度的变化很大。如果温度改变10℃，音调可以改变约1/3个“半音”。这是一般人都能听得出来的，会使整个乐队的音搞得一塌糊涂。这是一个很实际的问题，弄得不好，笛子的音会越吹越高的。把竹笛改成两截，微微的调节管长，可以调整音调。这是从外国学来的。