中国古代在声学上的贡献.ppt

中国古代在声学上的贡献 在中国古代物理学中,声学的成就可以说是一技独秀,有特别加以记述的必要。(1)乐器制作与乐律理论 中国古代音乐是世界文明中的一个宝库。河南舞阳县贾湖村的骨笛,是公元前 5000 ~前 6000 年新石器时代的遗物,这是迄今发现的世界上最早的乐器。西周时期,见于《诗经》记载的乐器就有 29种,其中频率固定的打击乐器有鼓、馨、钟、铃、(革兆)(摇鼓)等,调频弹拨乐器有琴、瑟,管类乐器有箫、管、埙、笙等。《汉书·律历志》已将当时的乐器品种按质料分为八种: “土曰埙,鲍(木瓜)曰笙,皮日鼓,竹曰管,石日馨,金日钟,木日祝,丝曰瑟。”从众多出土的古乐器中,引人注目的是编馨和编钟。编馨是用特殊石头(如玉石)制成的具有若干固定音列的组合馨。 1950 年在安阳武官村出土的殷代大理石馨, 82 厘米×42厘米× 厘米,音色浑厚如铜; 1970 年在湖北江陵出土的楚国编馨 25 只, 其形状已颇为规则,音域达三个八度。编钟是由一系列铜制的钟挂在木架上的组合钟。 1978 年在陕西扶风曾出土了西周的青铜编钟, 1979 年在湖北隋县的战国曾侯乙墓出土了公元前 443 年的编钟,一套共 65件,总重 2500 余斤,总音域跨五个八度, 12个半音齐全,音色优美,效果极佳,充分显示了我之高超。 由于重视“礼、乐、术、数”,我国古代研究乐音数学规律的律学相当发达, 《二十四史》有许多律历志的记载。最晚到殷商时期已产生了宫、商、角、徵、羽五声,西周编钟已刻有十二律(由于对乐音成组的认识,而产生十二律,其名称为: 黄钟、大吕、太簇、夹钟、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射和应钟,黄钟为十二律中的第一律)中的一些铭文。以黄钟为标准音高之首,逐次按半音降低,就形成了十二律。最早的乐律计算法见于《管子·地员篇》中的“三分损益法”,约产生于公元前 7~3世纪间,即将主音律的弦(或管)长三等分, 取其两份(全管长的 2/3 ,为损一),或增加一份(全管长的 4/3 ,为益一), 2 依次确定十二律中其他各律的方法。这种以弦长为准的方法, 与欧洲当时以频率为准的“五度相生法”是成倒数关系的。 16世纪末,朱载堉提出了十二平均律的理论和算法。十二平均律是我国对音乐声学的重大贡献。(2)声的传播与发声原理的探讨 据北魏郦道元《水经注》卷三十四《江水》记载:陈遵在造江陵金堤(公元 512 ~518 )时,曾利用鼓声推算高地的高度,可能是利用鼓声的传播速度推算的。这一记载很有意义。 对于发声原理,东汉王充在《论衡·论死篇》中先说明人的语言是由于“气括口喉之中,动摇其舌,张合其口”而生的, 然后推广到“箫笙之管,犹人之口喉也,手弄其孔,犹人之动舌也”。宋代张载( 1020 ~1077 )及明代王夫之( 1619 ~1692 ) 进一步形成“形”(物体)与“气”相冲突而发声的观点: “声者, 形气相轧而成”。可以是“两气”相碰,如“谷响雷声之类”,“两形”相碰, “桴鼓所击之类”,“形轧气,羽扇敲矢(指羽扇生风、飞矢鸣镝)之类……气轧形, 3 人声笙箫之类”(《张子正蒙注》)。明宋应星具体考察了声的发生的几种情况: “冲”(“飞矢”), “界”(“跃鞭”), “振”(“弹弦”), “辟”(“裂缯”,即撕丝织品), “合”(鼓