1977年，約瑟夫·納吉瓦里（Joseph Nagyvary）對傳奇的斯特拉迪瓦里小提琴的研究點燃了小提琴製作界。由安東尼奧·斯特拉迪瓦里在17和18世紀製作的樂器，以及在義大利北部城市克雷莫納製作的其他樂器，被小提琴家廣泛認為是優於之後製作的任何樂器。頗具爭議的是，納吉瓦里認為樂器的化學特性與它們的工藝一樣重要，甚至更重要。
納吉瓦里出生於匈牙利，1956年曾作為一名游擊隊員參加了一場反對共產黨的學生運動，但以失敗告終，之後他逃往蘇黎世。在那裡，他在諾貝爾獎得主保羅·卡勒（Paul Karrer）的指導下學習化學，並在一把曾經屬於阿爾伯特·愛因斯坦的小提琴上接受了他的第一堂正式的小提琴課程，這激起了他對小提琴的痴迷，並將他的注意力轉向了音樂背後的科學。“我記得把小提琴從玻璃櫃裡拿出來對我來說幾乎是一種宗教體驗，”納吉瓦里說。“我經常想，他[愛因斯坦]是否考慮過是什麼讓它的聲音如此悅耳和響亮，或者他是否在思考宇宙的波浪。”
自從68歲的納吉瓦里向美國小提琴協會宣佈他的理論以來已經過去了25年。《大眾科學》最近採訪了這位德克薩斯A&M大學的生物化學和生物物理學教授，他認為“小提琴製作的聖盃現在觸手可及”。有關其他觀點，請參閱卡琳·梅利·哈欽斯（Carleen Maley Hutchins）的《小提琴面板的聲學特性》，《大眾科學》，1981年10月；以及卡琳·梅利·哈欽斯的《小提琴的物理學》，《大眾科學》，1962年11月。——查爾斯·崔
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《大眾科學》：當一個人第一次聽到斯特拉迪瓦里琴時，它的聲音有什麼特別之處，使其對訓練有素或未經訓練的耳朵來說都如此珍貴？
納吉瓦里：斯特拉迪瓦里的聲音非常生動。它閃爍、不斷顫動，像燭光一樣移動。大約有600把斯特拉迪瓦里琴，所以音色並不統一——有些琴的聲音渾厚，帶有一個大的嗚咽音，而另一些則更清脆。但平均而言，斯特拉迪瓦里琴是黑暗和明亮、非常純淨音色的良好結合。
大多數音樂會觀眾真的無法區分斯特拉迪瓦里琴和另一把優秀的小提琴，許多評論家也無法區分。只有極少數真正受過訓練並具有辨別聲音的特殊才能的專家才能欣賞斯特拉迪瓦里音色的美妙。
《大眾科學》：從科學角度來看，斯特拉迪瓦里琴有什麼特別之處？如果您嘗試找出其中一把琴的聲音指紋，是否有什麼獨特之處？
納吉瓦里：大多數實驗都涉及將聲音發生器連線到小提琴的琴橋，搖動樂器並測量小提琴不同部分的振動輸出。這些被稱為頻率響應曲線，已經進行了50多年。它們提供了一些有價值的資訊，但它們都可能受到批評，因為它們與小提琴演奏時的真實聲音無關。
即使從這些測試中，也可以看出斯特拉迪瓦里小提琴和所有狀況良好的克雷莫納製造的小提琴在2000至4000赫茲的特定高頻範圍內都有非常強的聲音發射。這是人類聽覺最敏感的範圍。房間越大，這些頻率就越明顯。這意味著斯特拉迪瓦里琴，即使在小房間裡不太響亮，因為牆壁會迅速吸收[頻率]，但在音樂廳裡也能很好地投射出去。
現在任何人都可以透過直接分析小提琴演奏時的聲音，因為您可以以非常低的成本購買高速聲音分析儀，甚至可以從網路上獲得免費分析。然後，您會發現偉大的小提琴也具有顯著的低頻成分，定義了聲音的共鳴並增加了黑暗感。就像帕瓦羅蒂的聲音一樣，美妙的聲音除了幾個高頻成分之外還需要一個低沉的黑暗成分，這些高頻成分以其閃爍的瞬時變化來挑逗耳朵和大腦。
《大眾科學》：您認為斯特拉迪瓦里樂器和義大利小提琴製作黃金時代的其他樂器的秘密是什麼？
納吉瓦里：我從1960年代初開始發展我的理論，當時我住在瑞士，每年都會去義大利度假。在這些旅行中，我反覆觀察到，在米蘭等城市，木製文物（傢俱以及小提琴、中提琴和大提琴）都遭受了相當大的木蟲破壞。一些木頭上有像瑞士乳酪一樣的洞。當我向小提琴店詢問斯特拉迪瓦里小提琴的類似損壞情況時，他們告訴我，在克雷莫納，幾乎沒有木蟲損壞。
因此，在克雷莫納，人們一定使用了防腐劑，一種殺蟲劑。我查閱了威尼斯的檔案資料，瞭解了歷史上的殺蟲劑使用情況。很快，我將化學物質與聲學效應聯絡起來——其中最主要的是硼砂，它作為一種殺蟲劑廣為人知，並且在化學家中也以作為聚合物的強大交聯劑而聞名。沒有什麼能使木材更緊密、更堅硬，聲音也因此更加明亮。
我們也考慮了使用防黴材料，因為義大利北部的氣候非常潮溼。他們[克雷莫納的小提琴製作師]使用了各種由水果膠製成的糖。果樹[在義大利]隨處可見，在春天，它們會透過樹皮滲出一種漂亮的、有色的液體，乾燥後會變成一種玻璃狀的物質，非常堅硬、非常脆。他們在1500年左右將其用於糖果製作——這就是糖果在義大利被發現的方式——並且還發現它非常適合預防黴菌。
我發現的最後一個非常有趣的元素是使用非常精細的晶體粉末來浸透木材。晶體粉末是抵抗木蟲的終極武器，因為木蟲無法咀嚼晶體。使用了許多種類，但山上的石英是主要成分，威尼斯玻璃（有色玻璃）也是如此。
現在，如果您將果膠與石英粉末混合，這將使外表面非常光亮、非常堅硬且非常脆。理論上，這將產生非常明亮的聲音，但不僅如此。其他填料（如蟲膠或動物膠）也可以產生明亮的聲音，但它們的聲音也會產生高頻嘶嘶聲。斯特拉迪瓦里小提琴非常明亮，而且也沒有噪音，因為它們的塗層很脆，會破碎成數百萬個碎片。理論上，這使得特定給定噪聲頻率下的振動被強烈抑制，從而產生更清晰的聲音。
此外，斯特拉迪瓦里使用的木材不是天然風乾的木材。它在水中儲存了相當長的時間。一旦浸泡木材，木材的孔隙就會更開放，因此水溶液可以更深入地滲透。
《大眾科學》：您一直在製作樂器的複製品。您能描述一下製作過程嗎？
納吉瓦里：根據我的理論，歷史證據就在那裡。我所要做的就是用不同的成分製作幾百把小提琴，並探索各種化學物質對聲音的影響。這就是我過去25年的時間，我們已經探索了許多不同的成分的用途。
我們探索了各種果膠和動物蛋白（蛋清等），以及十幾種可溶性鹽和不溶性晶體。我們也對那些使聲音柔和而不明亮的材料進行了分類，例如亞麻籽油和核桃油，它們使木材看起來非常漂亮，但聲音卻非常沉悶。
《大眾科學》：您的一個配方涉及用鹼液煮蝦——如果我必須想出一個神奇的配方，這絕對不是我首先想到的！
納吉瓦里：我從1976年到1984年使用了蝦殼幾丁質。我最初使用幾丁質是出於營養原因，為了降低動物的血清膽固醇。幾丁質很好——它使聲音變得明亮——但也使聲音變得嘈雜。而且它不是傳統的。斯特拉迪瓦里與此無關。這是我自己的發明，我自1984年以來就沒再使用它了。
《大眾科學》：您的研究有什麼新進展？
納吉瓦里：我們正在讓陪審團評估我們樂器的聲音。我們製作了一張CD唱片，其中小提琴家齊娜·希夫（Zina Schiff）交替使用她的斯特拉迪瓦里琴和我的小提琴，我們沒有說明哪個音軌是在哪個小提琴上錄製的。到目前為止，我問過的20個人左右都無法識別所有音軌。一般來說，錯誤率是50%或60%。在真/假測試中，50%的測試是隨機噪聲，所以基本上他們無法分辨。
最終，我們將在我們的網站上公佈答案。讓評論家先猜猜看。
點選這裡，看看你是否能分辨出斯特拉迪瓦里琴的聲音。 |
《大眾科學》：您的複製品作為複製品或本身作為樂器，都獲得了怎樣的評價？
納吉瓦里：當然，我在研究中製作了許多糟糕的小提琴，因為你必須探索各種極限。但我想說，在這一點上，我們可以複製斯特拉迪瓦里小提琴的明亮音色。而且，當然，透過我們新的聲音分析儀，我們會不斷分析許多優秀小提琴的聲音，因此我們獲得了更好的音庫，更好地瞭解了什麼是理想的複製聲音。
我希望我能做到的就是獲得更多真實的清漆樣品進行分析，但我已經15年沒有收到任何新樣品了。經銷商們發出了警告——任何擁有斯特拉迪瓦里小提琴的人都被警告不要讓我靠近小提琴，因為我甚至可能會用指甲刮掉一些清漆！
《大眾科學》：這是可以理解的。
查爾斯·崔是《大眾科學》的撰稿人。