打造名琴的化學秘密

臺大化學系教授戴桓青領導的國際科學研究團隊,藉最先進技術,揭露史特拉第瓦里等克雷莫納製琴師,對雲杉進行化學處理的方式,並提出木料分子結構為之改變的證據。

研究者在修琴過程中,採樣包括史特拉第瓦里、阿瑪提、瓜奈里等名琴的木料。報告指出,現代製琴者仿照的,大多是這些名作發聲板的形狀,但不包括其厚度,許多史特拉第瓦里與瓜奈里的發聲板,以當代的標準來看,輕、薄得驚人:一般現代琴的發聲板,使用整塊風乾、中央大約3毫米厚的雲杉,這個厚度是為了避免久用之後斷裂,德國製琴學派甚至會做到3.5毫米;相反地,史特拉第瓦里發音板的中心厚度在2.0至2.8毫米之間,瓜奈里則是2.2至2.9毫米——這顯示,在製作之前,它們的木料有經過某些特殊處理。


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透過分析1740年出自瓜奈里(Bartolomeo Giuseppe "del Gesù" Guarneri)之手的小提琴,研究團隊在木料中發現大量的鋁(1300ppm,阿瑪提與史特拉第瓦里的鋁含量則都在50ppm以下),過去的報告也曾記錄,其祖父(Andrea Guarneri)所製小提琴的雲衫木,含鋁量達到700ppm之譜。他們認為,這種現象背後最大的可能,就是化學處理已經成為這個家族製琴過程的一環,而不是從木材商那裡直接購買已經預先處理的材料,也不是這些提琴受到後來幾個世紀的污染所致。

該研究也發現,史特拉第瓦里用鹽(NaCl)「調味」,但瓜奈里用鋁化合物(alum);鹼性測試下,史特拉第瓦里有鉀肥(K2CO3/KOH),瓜奈里有石灰(CaO)——鹼性物質會裂解半纖維,促使纖維重組——這也是傳統中國製箏師常用的人工「熟成」(加齡)技術。阿瑪提用的簡單化學配方,則是以硼沙與硫酸鐵(或是硫酸銅、硫酸鋅)作為抑制微生物的防腐劑。

在經過更重處理的史特拉第瓦里樣本中,科學家找到了纖維奈米結構改變的證據:一把史特拉第瓦里大提琴的雲杉,二次倍頻信號(second harmonic generation signals,也譯二次諧波信號,)已經少了95%——這種諧波來自纖維素中的微纖微扭曲,在阿瑪提老琴的雲杉上仍然清晰可見——史特拉第瓦里與瓜奈里採用的化學方法,改變了木材纖維分子的排列與結合。研究團隊總結:這些發現應該可以平息所謂「克雷莫納大師們沒有什麼製琴機密」的說法,史特拉第瓦里與瓜奈里、璀璨與靜謐的音色之別,是否有一部分源自兩者對木料相異的化學處理?這方面尚待更多試驗,以了解設計過的木材打造的薄發音板,對音色與演奏響應造成的影響。

該研究運用掃描電子顯微鏡、光學切片與雙光子顯微鏡、核磁共振儀、X光同步散射儀、螢光顯像儀、紅外線光譜、吸收光譜、3D斷層掃瞄等技術,可全文閱讀。

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