打响指竟然与七千年前的陶埙同理发声

一、引子

昨天,微主在马路上行走,看到几个中学生在打响指,并交流打响指的心得,其中一个中学生不得要领,迟迟打不出响指,遭受众人嘲笑。

打响指这个动作很酷,可以表达提醒、鼓励、快乐、兴奋等愉快的情绪,在中学生中间十分流行。

那么,怎样才能打出响指呢?打响指发声的原理是什么呢?

二、打响指的方法

根据微主多年来打响指的经验,一个初学者如果想打出响指,还是需要学习一些理论知识和操作技巧的。

1.预备阶段

拇指与中指指头对齐,压在一起,食指自然向前伸直,小拇指和无名指自然握紧、小拇指、无名指、中指和大拇指的根部四个部分构成一个有孔空腔,空腔的开口在小拇指的根部。

2.击打阶段

用拇指卡住中指,拇指向外用力,中指向内用力,随后两根手指分离,中指击打在拇指根部。压迫空腔内的空气,空腔内空气发生谐振,产生共鸣音。

三、打响指的原理

打响指的原理在声学上叫做空腔谐振原理。打响指时,大拇指与中指相互挤压,产生较大的摩擦。为了克服这个摩擦,指部肌肉需要提供很大的力,在两指错开时,中指获得了较大的速度,击打大拇指的根部。此时,小拇指、无名指、中指、大拇指根部四个部分构成一个空腔,中指快速压迫空腔,空腔内空气振动,产生声音。声音从小拇指根部开放的小孔中辐射出来,就是响指。

对响指原理进行更加详细的分析,就需要提及亥姆霍兹共鸣器。亥姆霍兹共鸣器是利用共振现象进行声学测量的装置。这种共鸣器是以德国科学家亥姆霍兹的姓氏命名的,他首次利用这种共鸣器对声音作频率成分的分析。

亥姆霍兹共鸣器的原始形状是一个有细颈或小开口的容器,当受声波的作用时,颈内的空气振动,而容器内的空气对之产生恢复力。在声波波长远大于共鸣器几何尺度的情形下,可以认为共鸣器内空气振动的动能集中于颈内空气的运动,势能仅与容器内空气的弹性形变有关。

这样,这个共鸣器是由颈内空气有效质量和容器内空气弹性组成的一维振动系统,这个振动系统存在固有频率。当这一振动系统被激发后,会发生谐振现象,其谐振频率为与空腔内空气体积的平方根成反比,与孔壁的深度的平方根成反比,与孔的面积的平方根成正比。即

显然,通过控制手指的握紧程度,改变空腔体积和小孔面积,可以改变响指发出的频率。

四、检验

为了检验空腔谐振原理的正确性,可以取来半张纸巾,团成一团,用小拇指和无名指握着,让纸团填充原先谐振的空间,然后再打响指,发现没有共鸣音,只有中指击打拇指的声音。

用另一只手的拇指盖住小拇指根部的空洞,然后再打响指,发现响指共鸣音的音调发声明显变化。

拓展

实际上,不仅仅是打响指,有七千年历史的陶埙也是按照空腔谐振原理工作的。

陶埙是中国最古老的吹奏乐器之一,距今已经有大约有七千年的历史。是我国汉族特有的闭口吹奏乐器,在世界原始艺术史中占有重要的地位。陶埙的起源与汉族先民的劳动生产活动有关,最初可能是先民们模仿鸟兽叫声而制作,用以诱捕猎物。后随社会进步而演化为单纯的乐器,并逐渐增加音孔,发展成可以吹奏曲调的旋律乐器。

与制埙大师王建老师合影

微主在五一期间刚刚拜访了焦作市非物质文化遗产黄河泥埙制作技艺传承人王建先生,了解了黄河泥埙的制作过程,体验了神奇的陶埙文化。

非物质文化传承人王建大师作品 黄河泥埙

陶埙的内部有一个空腔,表面有规律地分布着一些小孔,演奏者从吹口吹入气流,激发空腔谐振,用手指的抬起或按下改变音孔的开放面积,改变空腔谐振频率,从而让埙按照需要发出各种频率的共鸣音,演奏出美妙的旋律。

打响指的原理本质上与陶埙吹奏发声的原理是完全一致的,它们都有一个空腔和一个开口,通过改变空腔体积或者开口的面积,可以改变空腔谐振的频率。

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