初原載于 工大材料匯????2020-04-24

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木 吉 他?的 二 三 事

受疫情的影響，我們的外出活動(dòng)范圍大大減少了，宅在家的時(shí)間變得多了起來(lái)。這個(gè)時(shí)候，我們就需要找一些在家里就能做的事情，把閑散的時(shí)間利用起來(lái)，讓自己不那么空虛、寂寞、冷。

這時(shí)候，學(xué)習(xí)一門(mén)樂(lè)器無(wú)疑是一個(gè)非常好的選擇，尤其是學(xué)習(xí)吉他。因?yàn)?，吉他本身具有易于攜帶，方便調(diào)試、彈奏的特點(diǎn)。當(dāng)我們學(xué)習(xí)時(shí)間長(zhǎng)感到疲憊萬(wàn)分的時(shí)候，拿起吉他，彈奏出美妙的音符，想象自己是登峰造極的吉他大師（bushi），音樂(lè)的魔力便可以瞬間驅(qū)散討厭的疲勞感。那么，是什么原因讓吉他可以發(fā)出美妙至極的聲音呢？

?首先還是得簡(jiǎn)單介紹一下吉他：吉他是一種木質(zhì)的彈撥弦樂(lè)器，通常有六根弦，在不同風(fēng)格的音樂(lè)中都扮演著重要的角色。吉他有一大特點(diǎn)：就是它擁有富于變化、可抑可揚(yáng)的聲音，而與之對(duì)應(yīng)的是不同吉他木材的使用。

? ? ? ?因?yàn)槟炯陌l(fā)聲原理是純粹的振動(dòng)發(fā)聲，琴弦振動(dòng)產(chǎn)生的聲音通過(guò)琴碼（固定琴弦的零件，與琴體相連）、音孔進(jìn)入到琴體內(nèi)部，經(jīng)過(guò)內(nèi)部強(qiáng)烈的共振使空氣壓縮振動(dòng)產(chǎn)生聲波，再通過(guò)音孔傳出。因此，不同的木材制成的琴體會(huì)產(chǎn)生不同程度的共振，聲波的波形就會(huì)不同，從而產(chǎn)生不同的音色。大致如下圖所示：

不同品種的吉他，甚至是同一把吉他的不同部位，都需要用到不同的材料。這是一門(mén)成熟的學(xué)問(wèn)，其中蘊(yùn)含的是人們留下來(lái)的豐富的材料學(xué)知識(shí)。

? ? ? ?好了，熱場(chǎng)結(jié)束，正片要開(kāi)始了：

因?yàn)槁曇羰侵苯訌拿姘搴蜕厦娴囊艨讉鞒龅?，所以面板無(wú)疑是最能影響吉他音色的部位。那么順理成章，我們首先介紹的是木吉他面板材料。

第一種常用的木吉他面板材料是云杉木，是目前使用范圍最廣的一種木材。它是中國(guó)寶貴樹(shù)種，主要分布在華北地區(qū)、西北地區(qū)。從生長(zhǎng)規(guī)律來(lái)看，它需要30年左右植株才能結(jié)實(shí)，有充分的時(shí)間來(lái)改善、雕琢自己的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，所以云杉木面板形態(tài)紋理一般會(huì)顯得規(guī)整、均勻，以它為介質(zhì)發(fā)出的聲音也會(huì)更加的飽滿。

云杉木面板吉他的低音渾厚，高音清亮，琴聲清晰。從物理性質(zhì)來(lái)看，云杉木的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，韌性強(qiáng)，既符合吉他易于攜帶的特點(diǎn)，也滿足了使用壽命的要求。吉他加工者通常會(huì)充分利用云杉木韌性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在保證使用壽命的情況下盡量減小面板的厚度，以獲得更加靈敏的共振響應(yīng)和清亮的聲音，也就是吉他演奏者們經(jīng)常說(shuō)的“更好的動(dòng)態(tài)”。在這里需要引入氣干密度作為考量的指標(biāo)，其概念是木材在一定的大氣狀態(tài)下達(dá)到平衡含水率時(shí)的重量與體積之比。氣干密度越大，說(shuō)明木材強(qiáng)度越高。云杉木的氣干密度為0.4~0.52(單位：克每立方厘米),雖然不屬于強(qiáng)度特別高的范圍，但作為樂(lè)器木材已然綽綽有余。

云杉木在木材界猶如體操運(yùn)動(dòng)員一般擁有優(yōu)雅但不容忽視的力量。那么為什么它會(huì)具有較高的強(qiáng)度呢？云杉木屬于針葉樹(shù)材，在針葉樹(shù)材中有一種沿樹(shù)干主軸排列的狹長(zhǎng)狀厚壁細(xì)胞，它們統(tǒng)一被稱(chēng)為管胞。管胞兩端封閉，內(nèi)部中空，形狀細(xì)而長(zhǎng)，猶如一棟樓房中密集分布、錯(cuò)綜復(fù)雜的水管，具有運(yùn)輸水分的功能。同時(shí)管胞本身也具有一定的強(qiáng)度（厚壁的緣故），因此還能起到機(jī)械支撐樹(shù)冠的作用。管胞有三種細(xì)分種類(lèi)，分別為軸向管胞、樹(shù)脂管胞和索狀管胞。第一種是所有針葉樹(shù)材都擁有的管胞，是針葉樹(shù)材最主要的組成部分；后兩種在極少數(shù)針葉樹(shù)材中才具有，形狀特征與軸向管胞略有差別。有了管胞同志們的有力支持，云杉木才能堅(jiān)挺起來(lái)，在保持柔韌性的同時(shí)抵御外界環(huán)境的破壞。然而，輕盈的體態(tài)也帶給了它一些缺點(diǎn)，使它不宜在高溫狀態(tài)下長(zhǎng)期保存，會(huì)發(fā)生開(kāi)裂、變形等現(xiàn)象，在濕度較大的環(huán)境中也容易吸入過(guò)多水分，導(dǎo)致膨脹。因此，要想讓自己的云杉木吉他保持良好的音色，保護(hù)措施必不可少。

第二種常見(jiàn)的木吉他面板材料是紅松（紅杉）。它屬于常綠喬木，對(duì)土壤水分要求較高，在中國(guó)主要分布在長(zhǎng)白山區(qū)、吉林山區(qū)及小興安嶺地區(qū)。其生長(zhǎng)周期略短于云杉，植株需要25年左右可以結(jié)實(shí)，形態(tài)、紋理、顏色也比較規(guī)整，同樣適合作為吉他面板。紅松木的氣干密度為0.4~0.5g·cm^-3左右，通常比云杉木小，是一位柔韌性減弱，但體態(tài)更加輕盈的體操運(yùn)動(dòng)員。因?yàn)閺?qiáng)度的降低，紅松木在加工時(shí)通常需要具有較大的厚度以延長(zhǎng)吉他的使用壽命，因此紅松面板吉他的共振更加深厚，聲音更加深邃、細(xì)膩，是古典吉他面板的好選擇。

當(dāng)我們演奏紅松木面板吉他時(shí)，其低音低沉、有磁性，高音溫暖、有內(nèi)涵，讓人不禁暗自贊嘆。紅松木同樣屬于針葉樹(shù)材，手下也擁有許多管胞士兵。除了質(zhì)地輕軟、結(jié)構(gòu)整齊以外，紅松木還具有耐腐蝕、耐水濕的優(yōu)點(diǎn)，因此與云杉木面板相比，紅松木面板在潮濕、細(xì)菌多的地方仍能保持較好的性能，這也是該面板的一大優(yōu)勢(shì)。

因?yàn)槟炯姘宀牧戏N類(lèi)繁多，所以在這里只介紹最具有代表性的兩種。

下面要介紹的是木吉他指板材料，依然選取兩位代表。

如果說(shuō)面板照顧的是觀眾聽(tīng)覺(jué)的感受，那么指板照顧的則是演奏者手指的感受。每一位吉他手都希望自己在演奏時(shí)擁有舒適的體驗(yàn)，手指在琴弦、品絲間移動(dòng)時(shí)如絲綢般絲滑，這樣演奏者的感覺(jué)到位，觀眾聽(tīng)到的音樂(lè)自然也就變得悅耳了。

第一種常見(jiàn)的指板材料是玫瑰木，相當(dāng)一部分吉他配備的都是該材料制作的指板。玫瑰木屬于小喬木，主要分布在中南半島、馬來(lái)西亞、巴西、印度等地區(qū)，在中國(guó)海南島南部也有少量變種分布。與云杉木、紅松木不同，它屬于闊葉樹(shù)材，具有輸導(dǎo)組織——導(dǎo)管，為一連串軸向的細(xì)胞。同時(shí)，闊葉樹(shù)材也擁有幾種自己獨(dú)有的管胞，主要為維管管胞、環(huán)管管胞、纖維狀管胞。這些管胞有一些經(jīng)過(guò)一系列的分裂分化形成導(dǎo)管分子，成為導(dǎo)管的基礎(chǔ)組成部分，負(fù)責(zé)輸送水、無(wú)機(jī)鹽和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；另外的管胞則維持原來(lái)的形態(tài)，主要起到支持的作用。玫瑰木中含有導(dǎo)管，細(xì)胞排列整齊，因此比針葉樹(shù)材強(qiáng)度更大，結(jié)構(gòu)更加均勻，紋理更加清晰、自然，耐腐性也會(huì)得到提升，這些優(yōu)點(diǎn)使得玫瑰木指板不會(huì)輕易因?yàn)槭种搁L(zhǎng)期的按壓而變形，手指汗液、油脂也不會(huì)引起發(fā)霉變質(zhì)。

下面的組圖里，依次是玫瑰木指板、玫瑰木的表面紋理和以玫瑰木為代表的闊葉樹(shù)材的導(dǎo)管顯微結(jié)構(gòu):

第二種常見(jiàn)的指板材料是烏木（黑檀）。它是世界上最名貴的木材之一，屬于碳化木，是由埋入淤泥中的樹(shù)木經(jīng)過(guò)缺氧、高壓、微生物作用等一系列反應(yīng)后形成的材料。它在木材界像是一位看破紅塵、潛心修煉的僧人，歷經(jīng)千萬(wàn)苦難后終于修成正果，擁有堅(jiān)韌不拔的高貴品質(zhì)。

烏木的氣干密度為1.16g·cm^-3，可沉于水，主要分布在印度尼西亞，菲律賓等地區(qū)，在中國(guó)多分布在四川、海南地區(qū)，海南還是中國(guó)烏木儲(chǔ)量最大、樹(shù)種最多的省份。烏木大多通體呈黑色或褐色，質(zhì)地非常堅(jiān)硬，打磨后手感細(xì)膩?lái)樆?，表面可以呈現(xiàn)出鏡子一般的光澤。由于在地下缺氧環(huán)境形成，因此木質(zhì)含有多種天然防腐劑，造就了它永不腐朽的優(yōu)良品質(zhì)。

寫(xiě)了這么多，不知道大家有沒(méi)有耐心讀完，能讀到這里的，都要好好表?yè)P(yáng)一下！

? ? ? ?其實(shí)藝術(shù)和科學(xué)是互通的，我們不應(yīng)該把這兩門(mén)學(xué)問(wèn)分開(kāi)來(lái)研究，需要兩面兼顧，多層次發(fā)展，才能更好地培養(yǎng)自己的興趣，取得更高的成就。當(dāng)我們覺(jué)得理工科的知識(shí)有些枯燥時(shí)，不如多聯(lián)系一下藝術(shù)，拿起一把吉他，或許那些知識(shí)又變得鮮活起來(lái)了。

本期的材料視角就到這里了，

下面是喜聞樂(lè)見(jiàn)的問(wèn)答時(shí)間:

Q1：

你能簡(jiǎn)要說(shuō)說(shuō)文中介紹的木材的主要優(yōu)點(diǎn)嘛？

答案：云杉木的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕，韌性強(qiáng)、強(qiáng)度高；紅松木質(zhì)地輕軟、結(jié)構(gòu)整齊、耐腐蝕、耐水濕；玫瑰木強(qiáng)度大、耐腐蝕；烏木質(zhì)地堅(jiān)硬、永不腐朽。

Q2：

你還發(fā)現(xiàn)了哪些藝術(shù)與材料科學(xué)或其他科學(xué)結(jié)合的例子呢？

精選留言：照相術(shù)

? ? ? ? ? ? ———Вперед, товарищи

參考文獻(xiàn)

《木材顯微構(gòu)造》——百度文庫(kù)

烏木、玫瑰木、云杉、紅松——百度百科詞條

《從吉他構(gòu)造到常見(jiàn)吉他木材》——中國(guó)知網(wǎng)

《闊葉樹(shù)材的微觀構(gòu)造》——百度文庫(kù)

《木材的氣干密度參數(shù)表》——百度文庫(kù)

本文圖文作者：陳曾允

本文圖文編輯：馬浩然

時(shí)任圖文審核：于世龍? 劉孟茜 許心雨

時(shí)任責(zé)任編輯：王雪篪

時(shí)任總編輯：李曉萌