仰望飛檐斗拱直指天際，觸摸青磚黛瓦沉淀時(shí)光……從山西古戲臺(tái)里的聲學(xué)智慧，到徽州古民居里精巧的防火設(shè)計(jì)，再到天津獨(dú)樂(lè)寺的抗震奧秘，中國(guó)的傳統(tǒng)建筑不僅是凝固的歷史標(biāo)本，更是用土木和金石寫(xiě)就的文化典籍。每道飛檐都折射出中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的精巧構(gòu)思，每根立柱都潛藏著古代先民的營(yíng)造智慧。

  今起，本版推出“賡續(xù)歷史文脈·探尋古建智慧”系列報(bào)道，走近太行山脈的褶皺深處、皖南水鄉(xiāng)的層層院落、華北大地的木構(gòu)建筑，記錄專(zhuān)家和團(tuán)隊(duì)揭示古建筑背后秘密的故事。

  ——編  者

  人物小傳

  楊陽(yáng)，1978年生，山西太原人，山西大學(xué)科學(xué)技術(shù)史研究所和音樂(lè)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，關(guān)于古代建筑聲學(xué)的國(guó)家社科基金冷門(mén)絕學(xué)研究專(zhuān)項(xiàng)首席專(zhuān)家。2017年開(kāi)始鐘鼓樓聲學(xué)研究，2023年進(jìn)行原生表演聲環(huán)境研究，2025年?duì)款^制定中國(guó)傳統(tǒng)戲臺(tái)聲學(xué)測(cè)量的術(shù)語(yǔ)及測(cè)量指標(biāo)。

  “啪啪……”在山西省介休市后土廟古戲臺(tái)的后臺(tái)站定，山西大學(xué)教授楊陽(yáng)拍了拍手，然后走向“凸字形”前臺(tái)，再次拍手，靜聽(tīng)兩次聲反饋的強(qiáng)度。這是他十幾年來(lái)實(shí)地探訪古建的習(xí)慣。

  北京天壇回音壁、鐘樓，山西永濟(jì)市普救寺鶯鶯塔……聲學(xué)古建筑是中國(guó)古建筑的特殊類(lèi)型之一，包括古塔、古戲臺(tái)、鐘鼓樓等，為了讓傳聲的效果更好，這些古建筑利用臺(tái)下設(shè)甕、墻上設(shè)甕、后臺(tái)設(shè)洞等建造方式，形成混響、共振、隔聲降噪等效果，達(dá)成“十有余里，莫不聳聽(tīng)”的聲學(xué)效應(yīng)。

  然而，這些技術(shù)幾乎沒(méi)有史料記載，唯有民間口口相傳。18年來(lái)，楊陽(yáng)實(shí)地考察了3000多座古建筑，希望通過(guò)自己的研究，讓湮沒(méi)于歷史長(zhǎng)河中的古建智慧為今人所知。

  實(shí)地探訪，揭示“山西唱戲陜西聽(tīng)”的聲學(xué)原理

  在山西省臨縣的磧口古鎮(zhèn)，重檐歇山式灰瓦頂?shù)纳介T(mén)下，坐落著黑龍廟古戲臺(tái)，戲班正在臺(tái)上唱著晉劇《打金枝》。昔日沒(méi)有音響設(shè)備的時(shí)候，觀眾是如何聽(tīng)清臺(tái)上聲音的呢？

  2012年，楊陽(yáng)來(lái)到磧口黑龍廟山門(mén)戲臺(tái)考察，院內(nèi)有完整的17孔窯洞和兩個(gè)半孔的窯洞，聽(tīng)當(dāng)?shù)卮迕裰v，這個(gè)戲臺(tái)很不一般——窯洞內(nèi)外的聲音效果不一樣，演員唱戲不費(fèi)力，甚至能達(dá)到“山西唱戲陜西聽(tīng)”的效果。

  窯洞內(nèi)外的聲音效果如何能做到不一樣？楊陽(yáng)搬來(lái)鑼鼓，分別在上午10點(diǎn)和晚上8點(diǎn)模擬唱戲時(shí)的鑼鼓聲，在廟院內(nèi)和磧口鎮(zhèn)的不同點(diǎn)位試聽(tīng)效果，并利用聲學(xué)分析儀測(cè)量聲音、分析音頻。

  他發(fā)現(xiàn)，原來(lái)戲臺(tái)內(nèi)頂和后山墻能形成一個(gè)聲罩，將戲臺(tái)聲音傳向廟院內(nèi)，廟院的正殿等建筑再將聲音反射回院內(nèi)，并傳入臺(tái)底的窯洞。在大小廂房以及戲臺(tái)下的窯洞內(nèi)，楊陽(yáng)都能聽(tīng)到與院子、看臺(tái)處不同的聲音，窯洞中聲音的音質(zhì)發(fā)生變化，甚至比窯洞外的聲音還清楚。窯洞作為“天然音箱”，形成不同聲部的高低音共振，增強(qiáng)了戲臺(tái)聲音的聲強(qiáng)。

  “山西唱戲陜西聽(tīng)”的效果是怎么實(shí)現(xiàn)的？村民的一句土話——“吃風(fēng)圪梁上”，讓楊陽(yáng)有了思路。黑龍廟位于臥虎山半山坳，在凸出的山脊上風(fēng)更大，且廟前方?jīng)]有高大的建筑物和吸聲體，聲音在晉陜峽谷中順風(fēng)傳播。峽谷中石灘遍布，風(fēng)、石頭、水等吸音系數(shù)低的傳播媒介都有利于聲音傳播。如此一來(lái)，悠遠(yuǎn)的唱戲聲回蕩在峽谷，就傳到了對(duì)岸陜西的村莊。

  “古戲臺(tái)形制、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)考慮到了演出視聽(tīng)效果需要，是建筑藝術(shù)與聲學(xué)技術(shù)的融合，這就是古人的營(yíng)造智慧。要探尋其中的奧秘，必須有一定的科技史、音樂(lè)學(xué)、建筑學(xué)、聲學(xué)等學(xué)科知識(shí)，還要一遍遍實(shí)地探訪。比如為了研究黑龍廟古戲臺(tái)，我前后去了8次。寫(xiě)平遙朝山廟古戲臺(tái)的論文，從發(fā)現(xiàn)到寫(xiě)完一共現(xiàn)場(chǎng)考察了17次?！睏铌?yáng)說(shuō)。

  實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提升研究方法的科學(xué)性

  2017年，楊陽(yáng)帶團(tuán)隊(duì)前往山西省高平市的二郎廟古戲臺(tái)考察。經(jīng)2008年修繕、增砌后，古戲臺(tái)的山墻形成一面觀形制。“一面觀形制是宋金元戲臺(tái)聲學(xué)技術(shù)演進(jìn)的最后節(jié)點(diǎn)，二郎廟建于金代，金代建造的古戲臺(tái)建筑形制應(yīng)為四面觀或大三面觀?！睏铌?yáng)說(shuō)，二郎廟古戲臺(tái)一面觀的形制，改變了原本的聲學(xué)特性，源于不恰當(dāng)?shù)奈奈镄蘅樂(lè)桨浮?/span>

  楊陽(yáng)深感研究的緊迫性：“古建聲學(xué)研究的缺位，影響了現(xiàn)代人對(duì)古建筑結(jié)構(gòu)的理解，一些古戲臺(tái)的修繕只在外表上‘照貓畫(huà)虎’，沒(méi)有考慮到對(duì)其聲學(xué)功能的保護(hù)?！?/span>

  科學(xué)保護(hù)，離不開(kāi)科學(xué)的研究方法，需要將田野實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室仿真模擬的研究方法結(jié)合起來(lái)。

  在研究“墻上設(shè)甕”古戲臺(tái)時(shí)，甕的測(cè)量方法、評(píng)價(jià)方法一直無(wú)法確定。楊陽(yáng)聯(lián)想到自幼學(xué)小提琴的經(jīng)歷：“既然樂(lè)器有不同的形制，會(huì)影響發(fā)聲、擴(kuò)聲的效果，那么古戲臺(tái)是否存在同樣原理？”于是，楊陽(yáng)進(jìn)行了田野實(shí)測(cè)，把戲臺(tái)里的甕當(dāng)作小提琴的共鳴箱，進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量。在原址附近的露天空地上，擺上幾個(gè)陶甕，在距甕口0.2米處放置測(cè)量麥克風(fēng)和聲學(xué)分析儀，播放掃頻信號(hào)后，分別測(cè)量陶甕腔體發(fā)聲振動(dòng)的頻率，證實(shí)甕具備助聲效果。

  僅基于田野實(shí)測(cè)，無(wú)法排除多變量的影響：有的地方臺(tái)頂影響很大，有的地方側(cè)墻影響大，楊陽(yáng)決定引入實(shí)驗(yàn)室仿真模擬的研究方法。

  在山西大學(xué)中國(guó)古戲臺(tái)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，博士生翟曉多正伏在電腦前，將古戲臺(tái)的“八”字形音壁三維數(shù)據(jù)“打包”導(dǎo)入專(zhuān)業(yè)軟件，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)八字音壁的反射系數(shù)和聲學(xué)特性的測(cè)量。對(duì)比各項(xiàng)數(shù)據(jù)后，她發(fā)現(xiàn)傾斜角度為45—60度，且八字音壁上存在歇山頂造型的時(shí)候，戲臺(tái)的整體傳聲效果最佳。

  “今年，我們還計(jì)劃將古戲臺(tái)、鐘樓等比例還原成古建筑模型，放置在全（半）消聲室里，以不同建筑構(gòu)件為單位進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果跟仿真模擬實(shí)驗(yàn)相互驗(yàn)證，進(jìn)一步提升研究方法的科學(xué)性，努力為更多古建筑的修繕提供更科學(xué)的方案?！睏铌?yáng)說(shuō)。

  多學(xué)科融合，闡釋我國(guó)聲學(xué)古建筑獨(dú)特魅力

  穿過(guò)介休市的后土廟院落，始建于明代的古戲臺(tái)迎面而立，重檐歇山頂上滿覆黃綠色琉璃瓦，翼角高低錯(cuò)落，臺(tái)頂上黃綠紅三色脊剎和寶塔，在正午的日頭下發(fā)出微光。

  在楊陽(yáng)看來(lái)，影響中國(guó)古戲臺(tái)聲學(xué)效果的因素之一便是原生表演聲環(huán)境。他走到八字音壁前說(shuō)：“你看，八字音壁像個(gè)大喇叭，把原本傳到兩側(cè)的聲能，全部反射到觀眾席上，中國(guó)古戲臺(tái)中很早就應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)了?！?/span>

  1953年，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員湯定元研究北京天壇回音壁的聲學(xué)特性，開(kāi)啟了我國(guó)古建筑聲學(xué)的研究。33年后，山西大學(xué)科學(xué)技術(shù)史研究所教授高策接續(xù)湯定元院士的研究，揭示了普救寺鶯鶯塔“普救蟾聲”效應(yīng)的奧秘。楊陽(yáng)正是高策的學(xué)生，古建聲學(xué)研究的接力棒落在他的手中。

  “古人采用的聲學(xué)技術(shù)經(jīng)歷了由繁入簡(jiǎn)的過(guò)程，很有我們民族的特色。然而，古戲臺(tái)聲學(xué)研究的測(cè)量和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)很多時(shí)候依舊沿用國(guó)外音樂(lè)廳的指標(biāo)和方法，一些古代的聲學(xué)特性和審美偏好就難以表達(dá)出來(lái)?！睏铌?yáng)說(shuō)。

  建成具備中國(guó)特色的古建聲學(xué)學(xué)科體系，還要走多遠(yuǎn)？

  楊陽(yáng)認(rèn)為，“要靠?jī)蓷l腿走路”?！耙粭l腿”是闡明各種助聲技術(shù)原理。在中國(guó)古戲臺(tái)半開(kāi)放聲場(chǎng)生成的助聲技術(shù)，能反映中國(guó)特有聲場(chǎng)創(chuàng)造的獨(dú)特之處。

  表演聲環(huán)境研究是“第二條腿”。楊陽(yáng)認(rèn)為，戲曲與古戲臺(tái)相互依存，但戲曲表演研究與古戲臺(tái)研究卻“分道揚(yáng)鑣”。2023年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)基于文、理、藝、工等多學(xué)科交融的視角，開(kāi)啟古戲臺(tái)原生表演聲環(huán)境研究，搭建起古戲臺(tái)與傳統(tǒng)戲曲研究的橋梁。

  今年，中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)已經(jīng)批準(zhǔn)楊陽(yáng)牽頭制定傳統(tǒng)戲臺(tái)聲學(xué)測(cè)量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)等。“未來(lái)，我們將繼續(xù)扎根本土，闡釋我國(guó)聲學(xué)古建筑的獨(dú)特魅力，讓古建筑煥發(fā)新的生命力?！睏铌?yáng)說(shuō)。

  延伸閱讀

  古建聲學(xué)研究什么，怎么研究？

  古建聲學(xué)是研究中國(guó)傳統(tǒng)聲學(xué)建筑聲科學(xué)的新型交叉學(xué)科，其研究對(duì)象包括古塔、古戲臺(tái)、鐘鼓樓、古代橋梁等聲學(xué)建筑，同時(shí)涉及樂(lè)器聲學(xué)、歌唱聲學(xué)、表演聲環(huán)境和古代聲學(xué)文化，旨在探明各類(lèi)聲學(xué)建筑的技術(shù)互動(dòng)，揭示戲曲表演與古戲臺(tái)表演環(huán)境之間的聲學(xué)關(guān)系。

  研究方法上，古建聲學(xué)基于文獻(xiàn)梳理和田野調(diào)查，從技術(shù)、藝術(shù)、歷史等多個(gè)維度，對(duì)研究對(duì)象展開(kāi)幾何測(cè)繪、聲學(xué)實(shí)測(cè)、建模仿真、原理分析和文獻(xiàn)考證的多重互證，挖掘聲學(xué)古建筑的科學(xué)價(jià)值，提升其歷史價(jià)值和文物價(jià)值。