徹底揭秘洞簫開裂內(nèi)幕

你的簫會裂嗎?天曉得。在決定裂與不裂的眾多因素中,濕度平衡是最主要的。如果一段竹子的濕度分布太失衡的話,它就會開裂。有的竹子就算高溫烘烤也不裂,有的竹子吹個(gè)小風(fēng)就裂得不成樣子。這取決于竹質(zhì)的硬度和水分滲透竹材的速度。竹子生長需要硅,硅含量不同造成各類竹子的硬度大不相同。
盡管有人不習(xí)慣稱竹材為“木”材,其實(shí)在很大程度上,它們非常類似。二者受熱后都會彎曲,都易吸水,具有類似的細(xì)胞結(jié)構(gòu),都含有木質(zhì)素,都會開裂,等等。從工程學(xué)角度看,兩種材料是類似的。恐怕竹與木之間的差別,甚至比不同木材之間的差別還要小些。竹子與樹木盡管在物理結(jié)構(gòu)上顯著不同,但它們的組成材料卻真的很相似。
竹子有幾分似人。幼竹愚笨而健康,老竹聰明而羸弱。竹子從衰老到死亡大概經(jīng)過五到八年時(shí)間——1竹年等于12人年。在竹子成長過程中,其水容量會逐漸減少,竹壁變結(jié)實(shí),許多糖分都轉(zhuǎn)換為淀粉?!谪汃ね寥?,寒涼天氣的竹子可能對制簫更有利。逆境出好竹,也出好簫……
教你做一個(gè)簡單純天然的“開裂表”
假設(shè)現(xiàn)在的任務(wù)是讓一支簫開裂,你會怎么做?
讓我們從基本事實(shí)講起:在木材中增加水分會使其膨脹,從木材中減少水分會使其收縮。考慮以下兩個(gè)例子:一支實(shí)心的木棍和一支空心的木管。對實(shí)心的木棍來說,水分只能從其外表面逃逸,故其外表面的收縮率總是比內(nèi)表面要高;對空心的木管來說,水分于內(nèi)表面和外表面同時(shí)散失,如果管壁非常薄,內(nèi)外表面積幾乎相同,收縮的程度也就幾乎相同。所以,實(shí)心木棍會開裂,而空心木管則不會。

實(shí)心的開裂而空心的不開裂。在實(shí)心的木棍上,干燥(收縮)過程非常不均衡,而在空心的木管中,內(nèi)外壁的收縮程度幾乎相等。所以規(guī)律是:產(chǎn)生開裂的誘因并非干燥,而是不均衡的收縮(或擴(kuò)張)。理解了這條簡單規(guī)律之后,絕大多數(shù)開裂問題就都能被避免。如果組成簫身的竹(木)材以統(tǒng)一的速度釋放(或吸收)水分,簫就不會開裂。
想讓一把簫開裂嗎?
保證水分釋放或吸收不均衡,就能讓簫開裂。如何保證?只要讓內(nèi)壁有個(gè)阻水層(大漆及類似物),而同時(shí)讓外壁的阻水層消失或漸弱,然后把簫放到熱烤箱里就行了。水汽會迅速地從外表面散失而在內(nèi)部保持著。外管周長收縮而內(nèi)管周長不會。假設(shè)竹管的內(nèi)徑是20毫米而外徑是32毫米,那么內(nèi)周長大約是63毫米而外周長約100毫米。如果外周長收縮1%而內(nèi)周長保持不變,就會產(chǎn)生1毫米的裂紋。這就是開裂的源頭——不是大家通常所說的干燥,而是“不均衡的干燥”導(dǎo)致的。

讓兩個(gè)表面(內(nèi)表面和外表面)擁有類似的透水性。更勝一籌的辦法,是在內(nèi)外表面各創(chuàng)造一個(gè)強(qiáng)力阻水層。用這個(gè)辦法,簫的失水很慢,收縮也很慢,所以內(nèi)外失水是均衡的。對付開裂的最佳方法不是去買加濕的東西,小題大做,憂心忡忡,而是給簫的外表面增加一個(gè)很好的阻水層,同時(shí)確保內(nèi)表面或者上了大漆,或者與外表面采用了一致的阻水手段。這么做之后,就可以把簫拿到任何地方去而無須擔(dān)心開裂。不論是帶簫進(jìn)入水汽烘烘的浴室,還是夏日的撒哈拉沙漠,內(nèi)外表面散失水分的速度都很慢,故而不存在失衡的膨脹或收縮。你也無須再擔(dān)心冬季的干冷空氣,或其他任何讓人時(shí)刻憂慮竹材濕度的糟心事兒了。只要含水率(不論大?。┰谥癫耐w保持均衡,它就會很穩(wěn)定。
比起試圖在簫材上維持一個(gè)特定含水率的做法,控制水分滲透率的方法簡直好太多了。不要去嘗試控制含水率,而是隨之起舞,但要在可控的變化率之下——非常緩慢,就好了。換句話說,不用擔(dān)心簫變干燥,而是要防止簫身含水率變得不均衡——而那就是簫開裂之時(shí)。
目標(biāo)并非一個(gè)特定的含水率,而是均衡的含水率。
關(guān)于防裂的關(guān)鍵就是給簫身增加一個(gè)合適的阻水層。在以后的篇章里我們會談到怎么做到。
在北半球溫帶地區(qū),室內(nèi)未加工木材的含水率隨季節(jié)變化在14%到4%波動。上了大漆或清漆木材的含水率則波動很?。?-9%。
認(rèn)為竹(木)材的含水率與空氣的相對濕度相同是錯(cuò)誤的。竹(木)材從來都是吸濕材料,對空氣中的水汽變化非常敏感。當(dāng)相對濕度下降時(shí),它們會丟失水分,反之亦然。在給定的相對濕度水平下,竹(木)材將持續(xù)散失或吸收水分,直到達(dá)到特定的平衡點(diǎn)為止。在這種水分交換平衡建立之時(shí),竹(木)材的含水率叫做均衡含水率。
在相對濕度75%的房間里,竹(木)材的均衡含水率大概是14%。在相對濕度30%的環(huán)境則是6%左右,如下圖所示。

科學(xué)展覽會項(xiàng)目
我們來做些初中科學(xué)展覽會應(yīng)景的實(shí)驗(yàn)。竹子的整體結(jié)構(gòu)中富含用來傳輸水分/汁液的導(dǎo)管。很大程度上,所傳輸?shù)闹菏翘撬?,其中的糖多半是葡萄糖(C6 H12 O6),說來有趣,纖維素就是葡萄糖去掉一個(gè)水分子(C6 H10 O5)。
實(shí)驗(yàn)一:導(dǎo)管演示
切幾段2英寸(50.8毫米)的竹管
在紙杯里注入0.5英寸(12.7毫米)的水
在另一個(gè)紙杯里注入0.5英寸的酒精
在每個(gè)紙杯里放一段竹管
仔細(xì)觀察,幾秒鐘后酒精就會滲出竹管頂部。而水則需要好幾分鐘——如果真的能滲出去的話。
這是為什么?水比酒精的粘度大,更重要的是,細(xì)胞中的蛋白會發(fā)生水合作用而膨脹,進(jìn)而阻塞了導(dǎo)管。
雞蛋里的蛋清就是一種蛋白。蛋白受熱會變硬,就像炸雞蛋時(shí)候看到的那樣。包括竹子在內(nèi)的所有生物細(xì)胞中都含有蛋白。蛋白水合后會變成類凝膠狀(雞蛋,回顧一下)而在干燥時(shí)則會收縮。
讓竹管在各自的紙杯里面待上30-60分鐘,拿出竹管進(jìn)行檢測。水杯的竹管發(fā)生了膨脹,而酒精杯的竹管沒有。
水杯的竹管,其表皮發(fā)生了吸收作用,而酒精杯的沒有——且永遠(yuǎn)也不會。酒精杯的竹管上端幾乎會馬上變濕,而紙杯的竹管或許在一個(gè)小時(shí)之后都不會。
實(shí)驗(yàn)二:以水/酒精作為填充劑的體驗(yàn)
切幾段0.5英寸(12.7毫米)長的竹管。用刀或鑿子在竹管截面圓周的任意一點(diǎn)直直劈下去,讓竹管裂開。縫隙的尺寸表明了竹管在未被劈開之前所蓄積應(yīng)力的大小。就此,可以從竹材的一端鋸下一小段并劈開,這一小段竹管可以作為原竹材內(nèi)部應(yīng)力——也就是易裂度——的實(shí)時(shí)指示器來用。
在一個(gè)紙杯中注入0.75英寸(19.05毫米)的水
另一個(gè)紙杯中注入0.75英寸的酒精,把兩段劈開的竹管分別放進(jìn)紙杯里?
多說一句:注意竹管放下去時(shí)浸入水面的比例,這個(gè)比例就是竹子的比重。楓木的比重是0.54,橡木0.66,胡桃木0.55,山核桃木0.74。明白了吧?與直覺相反,比起木材來說竹材是一種很致密的材料。記得把竹管擺成垂直的樣子,以獲取更準(zhǔn)確的讀數(shù)。?
從對竹管縫隙變化情況的觀察,我們可對材料內(nèi)部的變化情況有很好的實(shí)時(shí)了解。水杯里的竹管會膨脹,其裂縫大約會在30-60分鐘后開始閉合,數(shù)小時(shí)后完全閉合。酒精杯里的竹管則變化很小,裂縫也不會閉合。
愿意的話,可以用不同的溶劑(丙酮,松香水,油,等等)來重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。這些溶劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與酒精大略相同。
結(jié)論是:水會充盈在細(xì)胞中而其他溶劑不會,且只要“開裂表”上存在縫隙,竹材開裂的風(fēng)險(xiǎn)也就存在。
現(xiàn)在把竹管從溶劑中取出,在干燥過程中觀察竹管上的縫隙的變化。單這一個(gè)個(gè)實(shí)驗(yàn),即可從一般意義上透露出有關(guān)開裂的大量信息,顯示了任何特定竹材開裂的傾向與竹材的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。
我們該做的,是通過一定的處理,讓“開裂表”上的縫隙閉合并保持閉合。一旦做到了這一點(diǎn),竹材的開裂傾向?qū)氐讱w零。
竹材開裂表
縫隙法(如上所述)很有教益,但不止于此,這東西還能成為保養(yǎng)簫的一種工具。
如果制簫者能從制簫原始竹材的上端(細(xì)的一端)鋸下一小段,并對這段竹管施以與簫管完全相同的內(nèi)外壁處理工藝(上漆、上油等等),它就能成為簫管內(nèi)部受力的實(shí)時(shí)指示器。從簫管所用竹材上鋸下的這個(gè)“開裂表”,與簫管的竹材具備形態(tài)學(xué)上的一致性——從而保證了對所遇條件、水分、濕度反應(yīng)的完全一致。把這個(gè)“開裂表”跟你的簫放在一起,以便讓它準(zhǔn)確反映出簫管當(dāng)下所處的條件和應(yīng)力。
如果制簫者不想讓你知道簫的受力情況,這個(gè)“開裂表”就不會有了。不過,你仍然可以用其他竹子制作自己的“開裂表”。雖然不是從簫管的原始竹材上鋸下來的,這個(gè)開裂表依然能夠反映當(dāng)下的濕度條件——瞥一眼上面縫隙的大小,馬上就能知道自己的簫正在面對怎樣的外在條件。縫隙越大開裂應(yīng)力越大,縫隙越小開裂應(yīng)力越小。
也許你從不知道,竹制洞簫終其一生都在面臨著開裂的壓力。這壓力起起落落,從未真正止息。你的簫會開裂嗎?開裂表也許是最好的指示器。

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