張軍

大自然是個(gè)聲音的海洋，每時(shí)每刻都有無數(shù)的聲波在我們周圍的空氣里傳播。

聲音是由物體振動產(chǎn)生的。固體、液體、氣體都能振動發(fā)聲。敲鑼打鼓是固體振動發(fā)聲，我們說話時(shí)聲帶在振動，也是固體振動發(fā)聲;流水潺潺、瀑布轟鳴，都是液體振動發(fā)聲;鞭炮噼啪作響則是空氣振動發(fā)聲，嗚嗚的風(fēng)聲也是空氣振動發(fā)聲。

古人早就發(fā)現(xiàn)，有規(guī)律的聲音聽起來悅耳，會調(diào)動起人們的某些情緒，有的振奮人心，有的引發(fā)憂思，有的則讓人寵辱皆忘。于是，古人對這些聲音進(jìn)行了重點(diǎn)關(guān)注，并改造身邊的某些物體，讓它們能發(fā)出這些聲音，最早的音樂和樂器就產(chǎn)生了。古人還認(rèn)為，音樂可以讓人與神或死去的親人溝通，可以祈福、可以體現(xiàn)身份、可以激發(fā)斗志等。于是，音樂被用到了祭祀、結(jié)盟、婚喪嫁娶等多種場合。唱歌奏樂的同時(shí)還可伴隨手舞足蹈、配上朗朗上口的吟誦，詩、樂、舞合一的藝術(shù)形式就萌芽了。后來，還出現(xiàn)了專門掌管音樂的官府機(jī)構(gòu)，出現(xiàn)了職業(yè)音樂人，誕生了各種各樣的音樂理論。

今天，我們已經(jīng)確切地知道發(fā)聲原理，并應(yīng)用于樂器制造、工業(yè)生產(chǎn)、武器制造等諸多領(lǐng)域。利用身邊常見的器材，我們也可以做出一些發(fā)聲的玩具。

片狀物振動發(fā)聲

摘一片樹葉放在嘴邊，向葉片邊緣吹氣，葉片會振動發(fā)出聲音（圖1）。同樣，紙片、塑料片等薄的片狀物，也能吹奏出聲音（圖2、圖3）。將飲料瓶的塑料商標(biāo)紙撕下來，剪成塑料片，就可以通過吹奏體驗(yàn)到振動了。如果吹奏時(shí)嘴唇碰到塑料紙，會感受到強(qiáng)烈的振動，甚至有痛感。

吹奏雙層塑料紙，振動的感受會比較明顯。裁剪塑料商標(biāo)紙、自封口塑料袋、一次性手套、垃圾袋等（圖4），制作出材料、長度、寬度、厚度不同的塑料片，試著吹一下，你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？對于同種材料而言，塑料片越薄、越短、越窄，吹奏時(shí)發(fā)出聲音的音調(diào)就越高！因?yàn)樵奖?、越短、越窄，振動就越快，即振動頻率越高。人耳可以通過音調(diào)辨別聲波的頻率，振動頻率高，則聽到的音調(diào)高。

同樣的規(guī)律也體現(xiàn)在紙片、竹片、骨片和銅片上。口琴也是通過薄片振動發(fā)出聲音的，這種薄片的彈性更好，有個(gè)專門的名字叫“簧”。吸氣或吹氣時(shí)，氣流會引起簧片的振動。通過對材料、厚薄、長短、寬窄的控制，可讓簧片發(fā)出不同音調(diào)的聲音。

其實(shí)，“簧”是世界性的原始樂器。古人很早就用竹子、木頭、蘆葦、骨頭等制作簧片并演奏了，這種古老的技藝如今在世界多地仍有傳承。中國夏商時(shí)期就已經(jīng)出現(xiàn)的笙，是世界上最早使用自由簧的樂器，簧和管配合，可吹奏出和聲。盛唐時(shí)，笙傳到了日本，后來又通過絲綢之路傳到了歐洲。

我們可以用冰棒棍、塑料片、牙簽、橡皮筋做一個(gè)簡單的吹奏玩具。將塑料片（紙片）平放在一根冰棒棍上，剪下兩小截牙簽壓在塑料片上，然后再放上另一根冰棒棍，用橡皮筋將兩頭纏繞固定好，就可以吹奏了（圖5）。改變兩小截牙簽之間的距離或者塑料片的寬度、厚度，就可以改變音調(diào)了。

空氣振動發(fā)聲

找個(gè)空酒瓶，在瓶口吹氣，姿勢正確的話，會聽到瓶里空氣振動發(fā)出的聲音。往瓶里加一些水，讓瓶內(nèi)空氣柱變短，再吹氣聽聽聲音，你會發(fā)現(xiàn)音調(diào)變高了。繼續(xù)加水，瓶內(nèi)空氣柱長度越來越短，發(fā)出的聲音音調(diào)就越來越高（圖6）。飲料瓶也能吹出聲音來，但是和吹玻璃瓶發(fā)出的聲音音色明顯不同（圖7）。如果空氣柱長度合適，就會發(fā)出符合音階的樂音。多找一些酒瓶，讓每個(gè)瓶子發(fā)出一個(gè)音階的音，幾位同學(xué)配合一下，就可以演奏樂曲了。

利用空氣振動發(fā)聲的樂器統(tǒng)稱管樂器。讓空氣振動起來的方法有3 種，一種是邊棱音激勵，比如長笛、短笛、竹笛、塤等，氣流在孔的邊緣被分開，在笛腔內(nèi)發(fā)生振動;一種是唇激勵，如長號、小號、圓號等;還有一種是簧片激勵，比如葫蘆絲、笙、嗩吶等。管樂器的發(fā)聲原理比其他樂器要復(fù)雜，它們的音調(diào)與空氣柱的長度或體積、氣流射角、簧片的體積或質(zhì)量等因素都有關(guān)。

中國的管樂器起源也很早，相傳夏禹時(shí)期就有用蘆葦編排的吹管樂器了。據(jù)考古發(fā)掘，我國河南舞陽地區(qū)出土的用鶴骨制成的管樂器，距今已有8 000 多年的歷史。在民間婚喪嫁娶、節(jié)日慶祝等場合使用的樂器，主要也是吹管樂器。

我們可以用吸管做發(fā)聲玩具。

將吸管一端捏扁，從兩側(cè)各剪去一部分，得到兩個(gè)對稱的塑料“簧片”。將它們含在嘴里吹，塑料片的振動會帶動管中空氣振動，發(fā)出聲音來（圖8）。一邊吹奏，一邊從前面將吸管剪短，會聽到聲音的音調(diào)逐漸變高。不過，吹吸管發(fā)聲需要技巧，可能要多試幾次才能掌握。

也可以將吸管的一端堵住，吹另一端的管口，類似于吹笛子，讓吸管里的空氣振動發(fā)聲。堵住管口的方法很多，可以用手指直接按住，也可以用熱熔膠封閉，也可以找個(gè)“帽子”套起來。但是如果管口堵得不恰當(dāng)，可能吹不出聲音，也可能吹出“破音”。適當(dāng)修剪吸管的長度，就可以發(fā)出不同音調(diào)的聲音，從而可以演奏樂曲了（圖9）。

線振動發(fā)聲

弦樂器在演奏抒情旋律方面的表現(xiàn)力極其豐富，或如泣如訴，或柔美動人，或激昂澎湃，無不演繹得淋漓盡致。演奏方法多樣，拉、彈、撥、擊，技巧也很豐富。

中國的弦樂器同樣出現(xiàn)得很早。古琴有超過3 000 年的歷史，在《禮記》中就有“士無故不撤琴瑟”之說。傳統(tǒng)文化“四藝”（即琴、棋、書、畫）中，琴排首位。同為中國傳統(tǒng)弦樂器的還有箜篌、古箏、琵琶、阮、二胡等?！拔矣屑钨e，鼓瑟吹笙”中的“瑟”就是弦樂器，“無絲竹之亂耳，無案牘之勞形”中的“絲”、“八百里分麾下炙，五十弦翻塞外聲”中的“弦”，指的也都是弦樂器。

利用棉線、紙杯和牙簽，就可以做一個(gè)“弦樂器”玩具。

用牙簽在紙杯底部扎一個(gè)小洞，將棉線從杯底穿入杯中并系在牙簽上固定，玩具就做好了（圖10）。一只手握著紙杯，另一只手用兩根沾過水的手指捏著棉線往外滑動，就會聽到線和紙杯發(fā)聲了（圖11）。如果感覺手指摩擦?xí)r不舒服，可以用沾水的紙巾包在棉線上滑動。沾水的目的是增大摩擦，蘸松香粉末也行，這樣棉線容易振動起來。新買的二胡要用松香摩擦弓毛，而且演奏時(shí)弓毛不停地與音筒上的松香摩擦，也是同樣的道理，這樣弦更容易振動。

如果把紙杯懸吊在一邊，只摩擦棉線發(fā)聲，音量會明顯減小。紙杯是一個(gè)空腔，起到了音箱的作用，可以將音量放大。很多樂器都有自己的音箱，二胡的音筒、吉他的中空體、笛子的笛腔等都是音箱，鋼琴的音箱則更大。

摩擦棉線時(shí)，手會明顯感受到“音箱”的振動。那么，這種振動能被看到嗎？可以的。將紙杯換成透明的塑料杯，里面放一點(diǎn)彩色泡沫小球，摩擦棉線時(shí)，塑料杯振動，會讓泡沫小球跳起來（圖12）。通過小球的“集體舞蹈”來感受塑料杯的振動，這種研究問題的方法叫作“轉(zhuǎn)化放大法”。在塑料杯上再罩一個(gè)塑料杯，可以防止泡沫小球“逃離”。

當(dāng)紙杯換成塑料杯，聲音的音色將發(fā)生變化，因?yàn)橐羯c發(fā)聲體的材料有關(guān)。同樣，將棉線換成魚線、尼龍線，或者將紙杯變成塑料瓶、紙筒等，音色也會發(fā)生變化。