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入展,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入行情况,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
意大利古琴的柔美音质和演奏性能,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:暖处理,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,我们可以把它观成防腐剂、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鸣白榴火山灰的成分。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,又要能入行充分振动的特点,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。