1978年出土的曾侯乙編鐘，為何會出現一鍾雙音的奇觀？

曾和瓦讀什麼

1978年湖北省的考古工作者在湖北隨縣（今隨州市）擂鼓墩發掘了一座戰國早期曾國國君的墓葬——曾侯乙墓。墓中出土了大量珍貴的文物，特別是全套大型曾侯乙編鐘轟動了中外。

全套編鐘共64件，由青銅鑄就，出土時分3層8組懸掛在由兩名青銅佩劍武土雙手托起的曲尺形漆木鐘架上，氣勢雄偉壯觀。更為難得的是，歷經2400多年滄桑，音樂效能仍然儲存完好。根據聲學測定，以姑洗律（相當於現代國際通用的C大調）為基調，音域寬達5個半八度，中間3個半八度，12個半音齊備，可以旋宮轉調，演奏各種樂曲。

這套編鐘集中反映了我國古代高度發達的音樂文化成就和科學技術水平，是中國古老文明的

象徵

，被為古代世界的

“

第八大奇”。

一、歎為觀止的一鍾雙音

曾侯乙編鐘最為神奇的是一鍾雙音。披照編鐘上的錯金標音銘文所示，分別敲擊不同部位，同一鍾可以發出兩個不同的樂音，而且兩個樂音之間相差三度。如中層3組第5號鍾，正鼓部標音為“羽”，敲擊正鼓部測的頻率是427。7赫茲，其側鼓部標音“宮”，敲擊側鼓部測得頻率516赫茲，兩音分別相當於現今鋼琴鍵盤上大字4組的“A”（即簡譜所記6，La）音和大學5組的“C”（即簡譜所記i，do音，正鼓音比側鼓音低88。3赫茲，亦即低一個小三度，與羽、宮間小三度音程相符（即6與i之間相差三度）。

這一現象早在曾侯乙編鐘出土之前，中國的音樂史專家在檢測先秦鍾、鐃時，便已發現。但由於一鍾雙音所反映的高超的聲學、樂律學及治鑄水平，超出了人們的意料。長期以來未能得到聲學界的承認。從曾侯乙編鐘問世後，先秦編鐘一鍾雙音的“推測”，得到了令人振奮的證實。

在音樂聲學上，絃樂器中的弦振動，在一根弦上只要控制弦長即可以奏出不同音高的樂音。在吹管樂器中，在管上透過計算或經驗設計不同的音孔，改變管內氣柱振動的長度，也可發出不同音高的樂音，但已較為複雜。而編鐘屬於板振動，其音高變化與板材的厚薄、質地、大小、幾何形狀、敲擊部位等諸多因素都有密切關係，在聲學上非常複雜。

現代的定音鼓，由鼓手控制鼓面的緊張與鬆弛來調整音高，但由於氣溫與溼度的變化也只能靠鼓手的聽覺與經驗來掌握。而曾侯乙編鐘有明確的固定音高，並且能夠保證同一鐘上兩個不同樂音間相差三度，在音樂聲學上令人驚異。

這便是中外學者歎為觀止的曾侯乙編鐘一鍾雙音之謎。

二、一鍾雙音的原理與奧秘

我國的考古界、冶鑄界、音樂界、聲學界的專家們運用現代科技手段對曾侯乙編鐘進行了綜合科學檢測、分析和研究，終於揭開了一鍾雙音的奧秘。

讓我們先來看看編鐘的幾何形狀與鐘體結構。北宋沈括在《夢溪筆談》中曾談到先秦編鐘的一個頗引人注目的特徵，即

“

古樂鍾皆如合瓦”

。所謂合瓦也就是其形狀如兩塊瓦片合在一起，鐘口如o形。這一特徵是中國先秦編鐘與鐘口圓形的西歐教堂鍾和後世的朝鐘、梵鐘的根本區別。研究表明這也就是先秦編鐘一鍾雙音的奧秘之一。

合瓦形鐘體，兩側有稜。而稜是兩片瓦狀的連線部，是鐘體剛性最大的部分，鐘體震動時要使稜部進入振動狀態需要更大的能量，因此編鐘發聲時。稜能對鐘聲起阻尼作用，加速鐘聲的衰減。而且敲擊同一編鐘的不同部位時，因為稜的阻尼作用不同，其振動模式有很大變化。這樣，就給一鍾雙音提供了可能。而圓形鍾，則無此阻尼作用，不論敲擊圓鐘的哪個部位，其振動模式都固定不變，因而只可能有一個樂音，而且由於鍾厚不均勻，導致產生許多複雜的泛音、分音使尾聲很長（北京永樂大鐘尾音長達兩分鐘），很難構成音律，形成節奏，無法成為演奏旋律的樂器。

採用現代鐳射全息攝影技術分別拍攝敲擊同一編鐘正鼓部與側鼓戴部的照片加以比較分析。可以見到兩張照片清晰地呈現出正反對稱的兩個不同的基頻振動模式，即第一基頻（正鼓音）、第二基頻（側鼓音）。觀察編鐘振動時鐘口的變化，可以看到，當敲擊正鼓部，激發第一基頻時，編鐘進入振動狀態後，稜起著明顯的阻尼作用，相反敲擊側鼓部，激發第二基頻時，編鐘在進入振動狀態後，稜所起的阻尼作用甚微。

這樣就出現了一鍾雙音的奇蹟。

曾侯乙編鐘演奏場景圖

三、一鍾雙音的調音與調律

但是要使這兩個不同的鐘聲成為樂音，並且其間保持三度關係卻並非如此簡單，還需要進一步的技術處理和調音、調律。根據聲學上板振動的特點，板的厚度影響著音的高度。如何對一鍾雙音的編鐘進行調音、調律呢？

讓我們再來觀察一下鍾腔，鍾腔壁上有凸起的音塬和呈凹狀的音隧，並且他們大都經過研磨和刮削。透過全息攝影可以看到音塬、音隧正好與第一基頻或第二基頻的節線位置相吻合，而這正是調整音高的關鍵部位。古代工匠正是透過磨、刮對鍾進行調音、調律，使兩個樂音成三度關係的。同時音塬與音隧處於基頻振動模式的節線上，在編鐘振動時，鼓部正中（有隧之處）處於波腹，側鼓音則處於波節，反之亦然，從而使敲擊不同部位所產生的兩個樂音能夠明確區分。

古代匠師憑藉長期艱苦的摸索與實踐，掌握了節線的走向，獲得準確的音律，符合現代聲學原理，是古代音樂聲學上傑出的成就。

編鐘要成為樂器，鐘聲的衰減和音色的優美亦十分重要。鐘聲衰減過慢、尾音過長，在演奏時勢必前後樂音互相干擾影響演奏。古代工匠除了利用合瓦形的稜，對鐘聲起衰減作用外，懸掛編鐘的甬柄或紐，亦可加快鐘聲的衰減。專家們還發現，在曾侯乙編鐘面上還有精緻美觀的乳突狀鍾枚，鍾枚除起裝飾作用外，由於均勻規律地佈置在鐘面上，能使鐘聲穩定並加速鐘聲的衰減，可謂獨具匠心。

四、編鐘的化學成分分析

除了以上用物理方式調整鐘聲外，編鐘的化學成分對編鐘的衰減與音色亦有著內在聯絡。所謂青銅就是銅與錫、鉛的合金。實際檢測曾侯乙編鐘合金為錫青銅，含少量鉛。

中國古代對青銅合金的化學成分非常講究，《周禮考工記》中說

“六分其金，而錫居其一，謂之鐘鼎之齊”

大意是用於鑄造鐘與鼎的青銅合金，要六份銅加入一份錫。採用現代科技手段對編鐘的銅、錫、鉛比例分析表明，含錫量在13％-16％之間，音色渾厚豐滿。含錫量低於13％時，音色單調尖銳。而曾侯乙編鐘的含錫量在13％左右，恰到好處。鉛的含量對鐘的衰減有顯著作用。

透過金相分析，鉛以獨立相分佈在晶內，割斷了α基體對聲音的傳遞起了阻尼作用，故曾侯乙編鐘亦含有一定數量的鉛。研究發現隨含鉛量增加，衰減有加快的趨勢，但同時對音色又產生不良影響。曾侯乙編鐘含鉛量在1。2～3％之間是適宜的，既能保證鐘聲衰減較快以適應演奏要求，又保持了音色的和諧動聽。

五、結語：

綜上所述，曾侯乙編鐘的一鍾雙音是由多方面因素綜合促成的。我國古代勞動人民，透過長期實踐，造出令人驚歎的編鐘，表明中國古代音樂聲學和治金、鑄造以及其它有關科技綜合研究與實踐處於世界領先地位，使當時其它國家無法望其項背。

直至20世紀30年代，在曾侯乙編鐘出土之前，美國人曾對西歐圓鍾進行研究，並進行編組，為了克服圓形鍾尾音過長，在配製“制音器”等方面作過不少努力，然而，他們卻都沒有想到把圓鍾改製為合瓦形便可以解決尾音過長，音響混濁，音調不清的問題。

但是中國古代這一輝煌成就的另ー面卻浸透了古代工匠的心血，一旦某一環節出了差錯。便隨時有廢鐘的危險，甚至會引來殺身之禍。歷史上

“鐘不調”

的記載屢見不鮮，如《呂氏春秋》所述

“晉平公鑄百大鐘，

……

師曠曰：不調，請更鑄之”。

但挫折與失敗並不能使他們氣餒，他們一步一步地摸索前進，認識，實踐再認識，再實踐，終於創造了這舉世聞名的奇蹟。