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古代的“黄钟律管”调律器
原创 舞天玄姬 舞天玄姬 2022-02-28 10:18

这样通过“累黍法”,“吹灰候气”确定的黄钟律管长度,就是“度”的起源,黄钟律管吹出来的是“黄钟律”,以此制定出来的十二律管还可以用来给古代乐器定律。

图 节气应律图

图 黄钟律管与五音、十二律

阳律六:黄钟、太簇、姑冼、蕤宾、夷则、无射;

阴律六:大吕、夹钟、中吕、林钟、南吕、应钟。

共为十二律。

《周礼·春官·典同》:“凡为乐器,以十有二律为之数度。”

《吕氏春秋·古乐》:“次制十二筒,以之 阮隃 之下,听凤皇之鸣,以别十二律。其雄鸣为六,雌鸣亦六,以比黄钟之宫,适合。”

《资治通鉴·后周世宗显德六年》:“昔 黄帝 吹九寸之管,得黄钟正声,半之为清声,倍之为缓声,三分损益之以生十二律。” 胡三省 注:“三分其一而损益之,上生下生而十二律备矣。”参阅《汉书·律历志上》。

图 马王堆出土西汉十二律管+十二律名称

中国古代没有西方定义的“准音”,一直有的是“准律”,西汉马王堆出土的十二根律管,就是古代的便携式调律器。

况且,古时没有度量衡的西方音乐有调音器吗?西方乐器都是近现代才出现的。至于把很多传统中国乐器说成是外来的,在今天“西方中心论”的中国砖家研究之下还能有多少是中国的东西,那需要画个问号了,因为首先立场就有问题,结论也很难是正确的,这是先画靶子再射箭啊!

那么,律是什么呢?

中国音乐的最本质表现单位:一个倍半关系的振动频率之间有十二个律点,用于中国音乐五音七声结构,组合成旋律表达思想感情。

也许有人会说这不是标准音吗?

这不是标准音,中乐是标准律。西乐的标准音不适合中乐定律,两套不同体系的振动频率点不能兼容。

中乐的定律管可以让中乐里的琴瑟筝琵琶(弦震动)笛箫尺八(气柱振动)弹奏出同律名同律准的声音,这个才是中国音乐标准的标志物。所以,古代说“千篇一律”,而不说“千篇一音”。

律管的制作有其数学物理原理,终极目标是人耳可以辨听的振动频率。所以从可以测音的西周编钟到上个世纪初,中国音乐的十二律标准稳定持续。

现代调音器是古代定律管的升级换代产品,用电子仪器的方式显示出被测振动体的振动频率。定律者按照中乐的标准律振动频率调整乐器的振动频率值,达到标准值即完成定律。

在声学中,声音的高低(如西洋音乐中的唱名Do、Re、Mi、Fa……)指的是与物体振动的频率。当我们取一简单物体用来定音高时(如竹管、丝弦),则它的频率与其长度是成反比的关系。如果物体的材质固定,长度愈长,声音愈低。

这就是为了制定度量衡,确定长度单位,而不断进行的尝试才能获得的经验吧。

除此之外,当长度减为一半时,频率将变为原先的两倍;长度增成为原先的两倍时,频率成为原先的一半。

我们将这种互为二倍数的特殊比例,定义为彼此互为“八度音”。所以“三分损”(长度变为原先的2/3)与“三分益”(长度变为原先的4/3),彼此之间正是一个“八度音”的关系(4/3 是 2/3 的两倍)。

但是从九九八十一的长度出发,推算藉由“三分损益”求得的长度,所得到的十二律并不能还原到黄钟律,因为最后一个“清黄钟”的长度39.9546,与直接取“黄钟”长度的一半 40.5 仍有一段小小的差距,这就是“黄钟不能还原”的问题。因为在连乘十二次 2/3 或 4/3 后,最后的值不可能达到原始的 1/2。

而黄钟律关系到长度单位的确定,甚至是音律,制造乐器,天文历法等等,那么就必须解决“三分损益法”不能还原到黄钟律的问题直到明朝朱载堉才最终解决了这个问题,他计算出的密律为1.059463094359295264561825,这就是他所说的“新法密律”。(涉及数据的内容来源于网络。)

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音律之中有算数

这是什么原因呢?

律管发出的声音是由律管本身的固有频率所决定的,换句话说,一根律管所发出的声音的频率,就是它固有的频率。

从物理学上可以证明,频率又与声波波长成反比;理论上闭口管空气柱基波的波长等于管长的四倍,因此,如果管的口径不变,那么频率与管长的四倍成反比。

声速在某个温度条件下是一定的,由此可以得出,如果管径不变的话,频率和管长就有确定的关系;管子长,声音就低;频率增加一倍,音调也就提高一个八度。因此,把管子的口径和长度确定下来,那么这支律管所发出的绝对音高也就被确定下来。故要做一支具有一定频率的律管,就要定出合乎科学的长度。

反之,律管频率定下来,它的长度也应是确定的。

中国古代早期使用“三分损益法”,黄钟在十二次折算之后不能还原。为什么呢?都是除不尽的数啊。无论做多少反复计算都不能最后获得音乐上八度的整数比值。这就是不能“返宫”之意。

图 我国古代音律的返宫问题(图片来源:中国科技馆)


这个问题,最终由朱载堉解决了。

他不用“三分损益法”,而是直接将八度值开12次方,使一个八度内的十二律构成以为公比的等比数列。这么复杂的数据,朱载堉是怎么算的呢?他自己做了一套计算工具,用大算盘来开方。他算得=1.0594 6309 4359 2952 6456 1825,精确到了小数点以后24位。

通过这条全新的数学道路,朱载堉创建了一种前无古人的十二等程律,圆满地解决了人们几千年梦寐以求的旋宫问题。有了十二等程律,才有了现代的音乐舞台,用它调律的乐器,可以满足任意转调或变调的需要。

从物理声学上讲,律管的音响性能与其管长、管(内)径的比值有着必然的联系。如果比值太大并超过一定限度,该管的基频会难以激发,造成不能成声的情形;反之,比值太小,同样会出现基频极不稳定乃至不能发音的现象。足见适于发音(乐音)的律管,其管长与内径之比值是有一定范围的。

一套依照最佳比值制成的律管,其发音最自然,共鸣最充分,音高最稳定,音乐性能无疑也是最优良的。为了找到“最佳比值”,朱载堉通过悉心研究,于《律吕精义》中首次提出十二等程律的异径管律校正方法:即在确定各律管长度的同时,还须调整律管内径(直径)的大小。

众所周知,十二等程律是钢琴的灵魂。那么,不由得想问,钢琴真的是西方“发明”的吗?!真的可以在毫无基础一片空白时就突然懂得“十二等程律”(十二平均律),还不需长期计算调律乐器,就能“发明”钢琴吗?无法相信。

中国尺度之制定早就与音波波长相联系,使其有简单的比例关系,这与现代曾以光波波长为长度基准的原理相暗合。

中国传统度量衡的起源是“黄钟律”,《汉书·律历志》说:“度本起于黄钟之长,量本起于黄钟之龠,衡本起于一龠黍之重。”,即《史记·律书》说:“王者制事立法,物度规则,皆出于律,六律为万事根本焉。”。

《礼记·乐记》有言:“乐者为同,礼者为异。”此“六律为万事根本”,中国古代才“推历生律”,“以律起历”(《汉书·律历志》),又以“六律为万事根本”。如此,“究天人之际”,“格物致知”,方能把握万事万物之联系。

《晋书》记载:"黄钟为万事根本,盖算数之所从出。"

音律是万事之本,黄钟律管的长度就是长度基准。长度单位确定之后,反过来义可以以之为依据制作乐器。如果长度单位不准确,制作出来的乐器音高就会有偏差,演奏时就会导致八音不和的结果。

音律不准,也就导致长度不准,影响度量衡单位的制定因此,黄钟律的确定是重中之重。又因为算数也从黄钟律之中得出来,音律的发声,制作律管,都需要涉及到算数的计算,以便得到相应的音律之声。

中国古代度量衡学多随乐律、历算学并存,尤其是与音律学互为参证,这是中国度量衡史上的一大特点。乐律学家通常用尺来量度弦或律管的长短,以确定音高。这就是古代度量衡与乐律学之间有密切关系的缘由。
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附:数学与音乐的关系:指数

作者:咫尺理塘歸去来 时间:2021-04-17 14:44:46
  @咫尺理塘歸去来 2021-04-17 05:26:10

  李善兰“笔受”的《代数学》卷四:指数及代数渐变之理。这应该是“指数”的称呼第一次在中国出现。看看吧,所谓的指数到底是什么?!就是来自中国古代开方做法本源图。

图 李善兰“笔受”的《代数学》卷四:指数及代数渐变之理。01

图 李善兰“笔受”的《代数学》卷四:指数及代数渐变之理。02

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  @yletpkki 2021-04-17 08:33:27
  西安半坡博物馆 陶器图案

图 西安半坡博物馆 陶器图案

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  《淮南子·天文训》讲乐律:“道曰规,道始于一,一而不生,故分而为阴阳,阴阳合和而万物生。故曰“一生二,二生三,三生万物。”天地三月而为一时,故祭祀三饭以为礼,丧纪三踊以为节,兵重三罕以为制。以三参物,三三如九,故黄锺之律九寸而宫音调,因而九之,九九八十一,故黄锺之数立焉。......十二各以三成,故置一而十一三之,为积分十七万七千一百四十七,黄钟大数立焉。”


可翻译如下:发出黄钟音律的管长 9寸,它的音调叫作宫。用 9 去乘它得81。81 这个数叫作黄钟数。12 律的每一个是根据三分损益这个原则造成的。所以以3作为底数,即将 3 乘11次,得到的积,分管长 177147等份,这177147 叫作黄钟大数,以别于黄钟数81。很明显,“置一而十一三之”就是乘方运算,11 就是指数。整句话包含式子如下:

  1×311次方=177147

  《淮南子》不仅讲了用指数计算的方法,而且还讲了为什么用底数3的道理,数理逻辑完整清晰!《淮南子》成书于公元前140年左右的西汉时期,距今约2161年,比西方“发明”指数的时间早1776年(西方“发明”时间总是弄得云山雾罩,一本糊涂帐,就算1636年吧)。西方干了啥伟大的工作?西方“发明”了具有“现代”意义的指数符号!靠!这就好比中国人研发了整套5G,西方人就为中国人的成果加了“5G”两个字,然后就理所当然地变成西方发明的了,荒谬吧?!无耻吧?!

真是没想到啊,经过网友“咫尺理塘歸去来”的研究发现,原来音律的三分损益法还跟现代数学所说的“指数”有关,换个名字,中国人还真的不认识自家人了,现代数学教育都是按照西方那套体系来教的。

没人会想到这些指数代数跟中国有什么关系,或者说,指数代数在中国是什么样的,感谢网友“咫尺理塘歸去来”为我们解开了一个谜,重新认识了指数,也重新认识了音律的三分损益法。

而西安半坡博物馆上的陶器图案,说明三分损益法这种数字渐变形式出现的更早,远比我们想象的更早。
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