本文转载自科技大观园，原文为《为什么义大利名琴的音色难以複製？》作者/文永轩|戴科技大观园特约编辑发现，小提琴音色的秘密在于木材的化学处理。图/沈佩玲绘戴小时候学过几年小提琴，但并不擅长；我在加州理工大学博士班的时候，一个会拉小提琴的学生选择了这个作为科普文章的题目。人们发现许多著名的钢琴研究都是由德克萨斯A & ampm大学。他们决定在圣诞假期参观，但从未想到会与小提琴研究结下不解之缘。戴继续着已经退休的纳吉瓦里对小提琴木材的研究，分析了修复名琴留下的木屑，判断出小提琴之美的秘密，可能就在小提琴木材里。
从00年到1010年，戴分析了八把斯特拉迪瓦里小提琴和两把瓜纳里德尔格绍小提琴的木材。这两种小提琴在钢琴制作和演奏领域都以音色优美而闻名。根据音色的定义，戴说，“声音除了音高和音量，其他所有属性都叫音色。音色是很主观的。虽然科学家们还不知道如何定义和分析音色，但是演奏者对音色有一个共同的认识，很少有人会说别的琴比这两个名琴好。」
戴的办公室挂着一张著名钢琴的海报，左边是公认最完美的斯特拉迪瓦里小提琴。它的名字叫《弥赛亚》，制作于1716年，保存在英国牛津的阿什莫尔博物馆。图/文永轩摄世界上几千万种木材，小提琴的木材是万分之一。前板必须是阿尔卑斯山南麓的云杉，后板必须是巴尔干半岛或意大利平地的枫木。戴欢庆向伍德解释说：“纳吉瓦里教授分析了这些著名钢琴的频谱，发现这些钢琴家应该不是直接使用天然木材，而是经过处理。我们继续他的研究。过去，对这些著名钢琴的研究主要集中在几何形状上。小提琴的曲线多，比例微妙，板厚不均等。但是我们模仿了之后，还是无法达到和这些名琴一样的音色，所以我们认为向材料方向研究是正确的。」
00-1010-300年前，钢琴家都在义大利北部的小镇克雷莫纳制造钢琴。“我们发表的论文主要分析了这些著名钢琴的背面枫木，发现木材确实经过了化学处理，但我们不能确定这是由木材的供应商还是由钢琴家处理的。」
至于前云杉，戴的研究尚未发表，但根据木材处理的来源，经过交叉比较，发现化学处理的痕迹，应该是每一位琴匠的秘方。“最近的研究发现，三大家族的小提琴制作的配方明显不同，相当复杂，可以排除是木材供应商经手的。这也是很合理的，因为克雷莫纳人很少，制琴人会互相竞争，有自己的配方也就不足为奇了。」
研究人员从小提琴的前后板刮下锯屑进行研究和分析。图/文永轩外部几何形状容易模仿，但木材的化学处理肉眼很难看到。“我们还没想出公式。做琴是一个过程，顺序也是一个很关键的东西。配方可能很复杂浸泡然后洗掉。我们还需要考虑温度、pH值、处理时间等。没有办法从现在的化学分析中推出这个过程和公式。戴以美食作为各种菜谱的例子：“就像炸鸡排一样，每个店里的原料都差不多，但炒出来的味道不一样。你不可能买个鸡排回来分析，就能知道他的流程。」
00-1010，对名琴绘画的研究也很多。想知道绘画对声音的影响，或者模仿名琴的绘画，看看名琴的声音能否重现。对此，戴认为“画画肯定会有影响，不同的颜料会有不同的差异。但是研究了名琴的画这么多年，渐渐发现里面的成分我们都知道，只是不能通过模仿画和模型来复制名琴的声音。」
书桌上的那本大书是关于著名钢琴涂层的研究，分析了不同钢琴的表面涂装。文永轩摄世界上有很多木制乐器，很少听说乐器演奏的时间越长越好。“我问过很多专家，只有两种乐器演奏久了会更好听。一个是中国古琴，一个是意大利小提琴。至于为什么会有这种现象，目前没有人了解，需要更多的研究。有些乐器的设计寿命并不长，比如古筝。」
在小提琴纤维素分子的研究上，戴团队利用“同步辐射”小角X射线散射进行探索，发现小提琴的木质纤维素会重新排列。“我们分析了小提琴的木材，发现纤维素分子之间有半纤维素将它们分开，但随着时间的推移，半纤维素会自然分解，纤维素会重新排列。至于这件事对声音的确切影响，目前也不是很清楚，只知道老钢琴会有这样的现象。」
对于这样的研究，很难。
免有人会怀疑这些名琴是不是真的比较好听，毕竟这不是随随便便就可以聆听现场演奏的珍品。戴桓青表示：「事实上，确实要近距离地听很多把名琴来演奏，才能感受到他们的差异。可是通常一位演奏家表演或比赛，只会带一两把琴出门。若真的要做相关研究，首先盲测毕竟有其限制，且『音色』是人类很不了解的领域，很难用科学的方法去解释和比较。」
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