無論對藝術家還是對科學家來說,提琴是一種富有魅力、多少帶點神秘色彩的樂器。許多年來,有不少提琴制作家、音樂家、物理學家致力于提琴制作的研究,希望能找到其中的規律,從而制造出優良的樂器來。雖然這些工作在不同程度上有所入展,但與其所追求的目標--替代人的直覺和經驗去制作提琴--還有相當距離。在此筆者介紹一些提琴制作研究的入行情況,希望引起大家的興趣,對提琴作更多的研究。
(一)對琴材理化性能的研究
意大利古琴的柔美音質和演奏性能,經歷300年而不衰,這引起了許多研究者的興趣,通過對于包括其儲存期內的理化性能變化及吸濕性能、聲輻射性能等的研究,一般認為:古木材在潮濕條件下含水率一般穩定在10%左右,反映出的空氣濕度的相關量不顯著;聲輻射性能改善;水萃取物、醇-苯萃取物明顯增加,全纖維素、α纖維素降低,五聚糖和木質素的變化則很少;楊氏彈性模量和壓電模量在300年內逐步增加,以后隨年份增加而減少。
根據以上的研究結果,現已試用各種人工處理手段來改變木材的聲學性能。應用的方法有:暖處理,酸處理,發酵處理,氨處理,氧化處理,光處理,微波處理等等,主要是加速木材老化。
(二)對涂料的研究
提琴的涂料和油漆被稱為最重要的"意大利秘密"。這是因為提琴涂料除具有一般涂料的保護和裝飾性能外,還有其聲學性能,即能過濾高頻率的噪聲,使提琴的聲音變得甜潤。油漆一般被分作兩層,在木材和"真正的"油漆之間往往有一層被稱為"底漆"的涂料,我們可以把它觀成防腐劑、增強劑、防潮劑,涂布于木材表面以取得更好的附著力。對涂料的研究,目前一般采用有機化學分析技術、色譜分析技術、紅外微光譜技術、光學偏振顯微術、電子顯微探針和掃描顯微術,最近還使用了一種先進的能量分散X光分光(EDAX)技術。這些技術被用以研究古琴涂料的組成成分,以及復制含有這些成分的涂料的可能性。劍橋大學研究組(用EDAX方法測試)的報告指出:古意大利琴的油漆中含有鋁、硅、磷、硫、鉀、鈣、鈦、鐵和錳,這些物質及其含量很接近于一種鳴白榴火山灰的成分。他們推斷斯特拉迪瓦里用這種火山灰來磨平他的樂器,或出于某種目的而用來涂刷他的樂器。另有一份來自美國俄亥俄州的Michelmon的報告說,意大利油漆中含有大量的鈣,少量的硅、鈷、鋁、鉀、鎂,微量及痕量的鈉、鐵、錳。由于油漆中含有大量的鈣,他推斷這些油漆的主要成分是松香酸鈣和茜草。
目前在試驗中應用的除上述兩例外,還有硅酸鹽涂料、蛋白質涂料、乳膠涂料和幾丁質涂料,一般用作油漆的還有天然樹脂涂料、干性油涂料。
(三)對提琴結構的研究
主要是根據提琴琴體既要承受來自弦的很大的張力、壓力,又要能入行充分振動的特點,研究其構造可能對音響產生的影響和受力后的變形情況,研究提琴的材料及弧度設計與厚度設計之間的關系,目的在于改善提琴音質。研究手段主要有材料的理化性能測試,成琴和音板的機械式測試,弧度和變形狀況的研究采用了光柵技術和地理照相技術等。