介休后土廟古戲臺全景。王帆攝
仰望飛檐斗拱直指天際，觸摸青磚黛瓦沉淀時光……從山西古戲臺里的聲學智慧，到徽州古民居里精巧的防火設(shè)計，再到天津獨樂寺的抗震奧秘，中國的傳統(tǒng)建筑不僅是凝固的歷史標本，更是用土木和金石寫就的文化典籍。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，記錄專家和團隊揭示古建筑背后秘密的故事。
——編 者
人物小傳
楊陽，1978年生，山西太原人，山西大學科學技術(shù)史研究所和音樂學院教授、博士生導師，關(guān)于古代建筑聲學的國家社科基金冷門絕學研究專項首席專家。2017年開始鐘鼓樓聲學研究，2023年進行原生表演聲環(huán)境研究，2025年牽頭制定中國傳統(tǒng)戲臺聲學測量的術(shù)語及測量指標。
“啪啪……”在山西省介休市后土廟古戲臺的后臺站定，山西大學教授楊陽拍了拍手，然后走向“凸字形”前臺，再次拍手，靜聽兩次聲反饋的強度。這是他十幾年來實地探訪古建的習慣。
北京天壇回音壁、鐘樓，山西永濟市普救寺鶯鶯塔……聲學古建筑是中國古建筑的特殊類型之一，包括古塔、古戲臺、鐘鼓樓等，為了讓傳聲的效果更好，這些古建筑利用臺下設(shè)甕、墻上設(shè)甕、后臺設(shè)洞等建造方式，形成混響、共振、隔聲降噪等效果，達成“十有余里，莫不聳聽”的聲學效應。
然而，這些技術(shù)幾乎沒有史料記載，唯有民間口口相傳。18年來，楊陽實地考察了3000多座古建筑，希望通過自己的研究，讓湮沒于歷史長河中的古建智慧為今人所知。
實地探訪，揭示“山西唱戲陜西聽”的聲學原理
在山西省臨縣的磧口古鎮(zhèn)，重檐歇山式灰瓦頂?shù)纳介T下，坐落著黑龍廟古戲臺，戲班正在臺上唱著晉劇《打金枝》。昔日沒有音響設(shè)備的時候，觀眾是如何聽清臺上聲音的呢？
2012年，楊陽來到磧口黑龍廟山門戲臺考察，院內(nèi)有完整的17孔窯洞和兩個半孔的窯洞，聽當?shù)卮迕裰v，這個戲臺很不一般——窯洞內(nèi)外的聲音效果不一樣，演員唱戲不費力，甚至能達到“山西唱戲陜西聽”的效果。
窯洞內(nèi)外的聲音效果如何能做到不一樣？楊陽搬來鑼鼓，分別在上午10點和晚上8點模擬唱戲時的鑼鼓聲，在廟院內(nèi)和磧口鎮(zhèn)的不同點位試聽效果，并利用聲學分析儀測量聲音、分析音頻。
楊陽在介休后土廟古戲臺演示聲學原理。王帆攝
他發(fā)現(xiàn)，原來戲臺內(nèi)頂和后山墻能形成一個聲罩，將戲臺聲音傳向廟院內(nèi)，廟院的正殿等建筑再將聲音反射回院內(nèi)，并傳入臺底的窯洞。在大小廂房以及戲臺下的窯洞內(nèi)，楊陽都能聽到與院子、看臺處不同的聲音，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，增強了戲臺聲音的聲強。
“山西唱戲陜西聽”的效果是怎么實現(xiàn)的？村民的一句土話——“吃風圪梁上”，讓楊陽有了思路。黑龍廟位于臥虎山半山坳，在凸出的山脊上風更大，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傳播。峽谷中石灘遍布，風、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，悠遠的唱戲聲回蕩在峽谷，就傳到了對岸陜西的村莊。
“古戲臺形制、結(jié)構(gòu)的設(shè)計考慮到了演出視聽效果需要，是建筑藝術(shù)與聲學技術(shù)的融合，這就是古人的營造智慧。要探尋其中的奧秘，必須有一定的科技史、音樂學、建筑學、聲學等學科知識，還要一遍遍實地探訪。比如為了研究黑龍廟古戲臺，我前后去了8次。寫平遙朝山廟古戲臺的論文，從發(fā)現(xiàn)到寫完一共現(xiàn)場考察了17次。”楊陽說。
介休后土廟古戲臺屋脊。馬睿姍繪
高平二郎廟古戲臺。馬睿姍繪
實驗驗證，提升研究方法的科學性
2017年，楊陽帶團隊前往山西省高平市的二郎廟古戲臺考察。經(jīng)2008年修繕、增砌后，古戲臺的山墻形成一面觀形制。“一面觀形制是宋金元戲臺聲學技術(shù)演進的最后節(jié)點，二郎廟建于金代，金代建造的古戲臺建筑形制應為四面觀或大三面觀。”楊陽說，二郎廟古戲臺一面觀的形制，改變了原本的聲學特性，源于不恰當?shù)奈奈镄蘅樂桨浮?/p>
楊陽深感研究的緊迫性：“古建聲學研究的缺位，影響了現(xiàn)代人對古建筑結(jié)構(gòu)的理解，一些古戲臺的修繕只在外表上‘照貓畫虎’，沒有考慮到對其聲學功能的保護。”
科學保護，離不開科學的研究方法，需要將田野實測和實驗室仿真模擬的研究方法結(jié)合起來。
在研究“墻上設(shè)甕”古戲臺時，甕的測量方法、評價方法一直無法確定。楊陽聯(lián)想到自幼學小提琴的經(jīng)歷：“既然樂器有不同的形制，會影響發(fā)聲、擴聲的效果，那么古戲臺是否存在同樣原理？”于是，楊陽進行了田野實測，把戲臺里的甕當作小提琴的共鳴箱，進行聲學測量。在原址附近的露天空地上，擺上幾個陶甕，在距甕口0.2米處放置測量麥克風和聲學分析儀，播放掃頻信號后，分別測量陶甕腔體發(fā)聲振動的頻率，證實甕具備助聲效果。
僅基于田野實測，無法排除多變量的影響：有的地方臺頂影響很大，有的地方側(cè)墻影響大，楊陽決定引入實驗室仿真模擬的研究方法。
在山西大學中國古戲臺聲學實驗室里，博士生翟曉多正伏在電腦前，將古戲臺的“八”字形音壁三維數(shù)據(jù)“打包”導入專業(yè)軟件，便可實現(xiàn)對八字音壁的反射系數(shù)和聲學特性的測量。對比各項數(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候，戲臺的整體傳聲效果最佳。
“今年，我們還計劃將古戲臺、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)件為單位進行聲學測量，實驗結(jié)果跟仿真模擬實驗相互驗證，進一步提升研究方法的科學性，努力為更多古建筑的修繕提供更科學的方案。”楊陽說。
多學科融合，闡釋我國聲學古建筑獨特魅力
穿過介休市的后土廟院落，始建于明代的古戲臺迎面而立，重檐歇山頂上滿覆黃綠色琉璃瓦，翼角高低錯落，臺頂上黃綠紅三色脊剎和寶塔，在正午的日頭下發(fā)出微光。
在楊陽看來，影響中國古戲臺聲學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：“你看，八字音壁像個大喇叭，把原本傳到兩側(cè)的聲能，全部反射到觀眾席上，中國古戲臺中很早就應用這項技術(shù)了。”
1953年，中國科學院院士、中國科學院上海技術(shù)物理研究所研究員湯定元研究北京天壇回音壁的聲學特性，開啟了我國古建筑聲學的研究。33年后，山西大學科學技術(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”效應的奧秘。楊陽正是高策的學生，古建聲學研究的接力棒落在他的手中。
“古人采用的聲學技術(shù)經(jīng)歷了由繁入簡的過程，很有我們民族的特色。然而，古戲臺聲學研究的測量和評價標準很多時候依舊沿用國外音樂廳的指標和方法，一些古代的聲學特性和審美偏好就難以表達出來。”楊陽說。
建成具備中國特色的古建聲學學科體系，還要走多遠？
楊陽認為，“要靠兩條腿走路”。“一條腿”是闡明各種助聲技術(shù)原理。在中國古戲臺半開放聲場生成的助聲技術(shù)，能反映中國特有聲場創(chuàng)造的獨特之處。
表演聲環(huán)境研究是“第二條腿”。楊陽認為，戲曲與古戲臺相互依存，但戲曲表演研究與古戲臺研究卻“分道揚鑣”。2023年，他帶領(lǐng)團隊基于文、理、藝、工等多學科交融的視角，開啟古戲臺原生表演聲環(huán)境研究，搭建起古戲臺與傳統(tǒng)戲曲研究的橋梁。
今年，中國聲學學會已經(jīng)批準楊陽牽頭制定傳統(tǒng)戲臺聲學測量指標標準等。“未來，我們將繼續(xù)扎根本土，闡釋我國聲學古建筑的獨特魅力，讓古建筑煥發(fā)新的生命力。”楊陽說。
延伸閱讀
古建聲學研究什么，怎么研究？
古建聲學是研究中國傳統(tǒng)聲學建筑聲科學的新型交叉學科，其研究對象包括古塔、古戲臺、鐘鼓樓、古代橋梁等聲學建筑，同時涉及樂器聲學、歌唱聲學、表演聲環(huán)境和古代聲學文化，旨在探明各類聲學建筑的技術(shù)互動，揭示戲曲表演與古戲臺表演環(huán)境之間的聲學關(guān)系。
研究方法上，古建聲學基于文獻梳理和田野調(diào)查，從技術(shù)、藝術(shù)、歷史等多個維度，對研究對象展開幾何測繪、聲學實測、建模仿真、原理分析和文獻考證的多重互證，挖掘聲學古建筑的科學價值，提升其歷史價值和文物價值。
責任編輯：蔡曉慧古建,楊陽
