梁丽红

朱载堉纪念馆坐落在河南省沁阳市老城区内,是在“郑藩乐府旧址”的基础上建立的一座历史名人专题纪念馆。朱载堉是明代伟大的科学家、音乐家、数学家、乐律学家、艺术家。他有很多令人难以置信的、多学科多领域的成就,是一位百科全书式的人物。

以中国古代的5个音阶pKsBssoSx4Hi6hwPD+KWWKc5PkO8nZgdYNBFf4PoIR0=宫、商、角、X徵、羽为例,将音高定位宫音,用三分损益法生成五音(绘图/ 周游)

乐音的音高是由波长决定的,而波长又由弦长决定。在弦的粗细和松紧程度一定的情况下,两个相差八度的音,弦长是倍半关系,例如高音do和中音do,高音do的弦长是中音do 的0.5倍,也可以说中音do的弦长是高音do的2倍。

人们选取一定波长的音,来形成音乐体系所需要的音高。现在,我们在音乐中将一个八度分为12个半音,古人将这种方法称为“十二律”。中国古代的三分损益法,是在起始音的弦长上加上或减去其1/3的数学方法,以此确定各律的相对音高或音程关系。以起始音的弦长乘以2/3,得到次律;再将次律乘以4/3,又得次一律;再乘以2/3……依次乘12次,就可以完成一个八度中的十二个律的数值计算。

钢琴键盘上从C到B的一个八度音阶

因为2/3、4/3都是除不尽的数,用三分损益法无论做多少次计算,都无法获得音乐上八度的整数比值,这就是不能“返宫”。例如,将一个弦长为a的音为起点,用三分损益法得到的十二律中其他弦长都不可能是a/2,所以每一个八度都会产生一点点误差。

为此, 朱载堉创立新法, 他说:“置一尺为实,以密率除之,凡十二遍。”密率即为十二等程律(又称十二平均律)的公比数——2的12次方根,数值约为1.059463。朱载堉口中的新法,是有别于传统律制的三分损益计算方法,虽然这旧法已经沿用了几千年,朱载堉仍然毫不客气地抛弃了它。那幺他的新法是如何完成的呢?

这可是一项了不起的创新,是音乐和数学紧密结合起来的伟大成就!我们现在弹的钢琴,就普遍使用十二等程律调音。

一尺有多长呢?为什幺这幺长就是一尺呢?你想过这个问题吗?

古人把90颗黍(shǔ)粒一个挨着一个排起来,说这就是一尺的长度,这个方法叫“累黍定尺”法。古书上说,黄钟的标准音就是用一尺长的竹子吹出来的。

朝代变迁,一尺的长度变来变去,朱载堉要想知道古代的音高标准,就得确定一尺的长度。古书上说,山西羊头山的黍粒是最标准的,他就亲自去采摘黍粒自己种,他种了好几百亩呢!

收获以后,他让眼睛明亮的青少年从成堆的黍粒中,挑选大小均匀的,并挨个排在涂了糨糊的白纸上。你可别以为粘贴好就行了,这些黍粒,还要同时满足其他条件才算定尺成功,而这就要运用度量衡的历史知识了。

总之,朱载堉用这种方法来研究古代音高与发音物体长度的关系,在他的手里摆弄过多少颗黍粒,我们就不得而知了。

朱载堉不仅在乐律与数学方面大有成就,在天文、舞蹈等领域也颇有建树。但他一生淡泊名利,死后也只留了一块无字石碑,正如他在散曲集《醒世词》中写道的:“生前有一院, 死后有一丘,足矣。”

(责任编辑 / 张丽静 美术编辑 / 周游)

朱载堉的81档巨型算盘