中国人应知的古代科技常识
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17 律管是怎么制作出来的?

律管简称律,是以管的发音来调校音高的标准器。对于音乐来说,确定标准音高之后就要制作出相应的标准器。古人用弦乐器计算音高,但由于琴弦很容易受到环境温度和湿度变化的影响,导致声音失准,因此发音稳定的管乐器便成了最常用的标准器。

律管的一端为吹口,另一端为开口,中间无音孔,从吹口向内吹气便发出声音。律管一套通常由12根管组成,一管一音。制作材料包括竹、铜、玉等。《吕氏春秋》将律管的发明归功于黄帝时代的伶伦,但这只是个传说。

管乐器在吹奏时通过管内空气柱的振动发声,振动频率取决于空气柱的长短。但麻烦的是,开口管乐器有个特点,管中振动的空气柱的有效长度略大于管长。这就造成了一个技术难点:如果简单地像弦乐器那样按严格的数学比例安排律管的长度,吹出的声音就会失准。因此必须做出相应调整,这叫作“管口校正”。

管口校正的方法主要有两种:改变律管长度和改变律管内径。两种方法古人都有尝试。西晋的荀勖采用前一种方法,创制了竖吹六孔笛,计算出了完全正确的管口校正数值。与荀勖几乎同时代的孟康可能是第一个想出后一种方法的人,他给出了律管长度与内径的具体比例,但在当时影响不大。直到北宋才有胡瑗与阮逸再次用孟康的方法进行管口校正。

此后,明代的朱载堉在发明十二平均律的同时,还专门制造了“倍律”“正律”和“半律”3组共36根律管。这些管的长度与平均律弦长一致,而内径则以的公比依次缩小。