21世纪的声乐科学及其对决

 马金龙

（中国科学院广州地球化学研究所，长沙市老干部大学枫叶艺术团）

音乐知识的增长与科学知识的增长非常相似。相信科学的基础知识很重要，因此，我们没有任何理由要回避声乐文化和声乐科学！

在19世纪之前，所有描述歌唱声音生理学的尝试都是基于错误和不完整的理论，而这些理论作为歌唱教育的基础是无用的。正因为如此，歌唱教师被迫依靠自己的经验，从而滋生出了古老的声音文化。随后，古老的声音文化催生了现代歌唱艺术——美声唱法，现代的声音文化催生了声乐科学。声乐科学指的是符合人体发声生理功能和物理声学原理（音响规范），以及基于简单系统线性或复杂系统非线性的理论与方法论及其技法。应该指出的是，声乐科学似乎也一直是在其内部的对决中发展着。

1.现代声乐科学

1855年，一个完全不同于意大利古老学派老前辈的声乐培养体系开始了。西班牙男低音歌唱家、声乐教育家曼努埃尔·帕特里西奥·加西亚（二世）（Manuel Garcia II）于1884年用牙科镜观察了他唱歌时声带的动作，并于1855年向皇家学会提交了他的《人类声音观察》。他是第一个看到活声带的人，也是第一个系统地区分声源和共振道效应的人，这是当今声音科学的基础。加西亚在许多方面可以被视为现代声音科学之父。加西亚在1874 年出版的声乐理论著作《歌唱艺术论文集》中提出了“声门冲击”理论学说，“牢固的声门闭合（Coupe de la glotte）”可以带来明亮高效的音质，这是加西亚方法的基础，在他之前，没有人如此强调音调的开头。当然，加西亚的目的是要找到一个系统，它应该是对古老传统意大利学派教学方法的改进。加西亚直到1907年他平静而美丽地去世，享年101岁，他从未失去对科学的兴趣，也从未放松对声乐最高理想的无私奉献，他的伟大目标是找出声音是由什么机制形成的。加西亚构建了自己的声乐体系原则，其方法是围绕着面罩共振而建立的，即所谓的现代意大利方法或加西亚方法，不像古老传统意大利方法依赖于沉重的呼吸压力，产生大量的颤音，而是用不断变化的呼吸压力制造出更高的音调纯净度，使声音更为均匀，以至于从上到下的每一个音符都具有统一的质量，并具有极强的表现力，意味着现代声乐科学体系的诞生。

现代声音科学之父曼努埃尔·帕特里西奥·加西亚1884年进行喉镜检查。

2. 声乐物理学

自1855年以来，声音的科学原理为现代声乐理论体系及其技术方法的建立奠定了基础。事实上，迄今我们所有的声乐教学方法仍是以科学知识为基础。1862年代表性人物德国物理学家、生理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）借助声学仪器的帮助将心理-生理现象还原为了物理机械现象，再将利用机械-生理类比提出自己的生理声学理论，于1863年发表了《论作为音乐理论生理基础的音的感觉》，这是一本划时代的著作，概述了过去的物理的和生理的研究，为19世纪声学研究最为经典的著作之一，为近代音乐领域中的生理学和物理学研究奠定了基础。他认为：乐音有三个主要的物理特征——音高、音量、音色。音高由声波的频率所决定，音量由声波的振幅所决定，音色由组成该音的所含泛音决定。从此，许多科学家开始研究了声音控制的问题，并一直是以惠特司东(Wheatstone)、格拉斯曼(Grassman)、亥姆霍兹(Helmhotz)等的理论为基础，来解释人体发声的问题，即认为人的声带在气息的带动下，以弦的方式振动，并产生一系列分音。声带振动发声和共鸣腔的共鸣作用；由于咽喉口舌软腭等的变动而引起基鸣腔休的形状和体积等变化，因而产生了各种不同的母音和音色。为现代声乐基于科学原理的技术方法奠定了基础和创造了条件，得以对声乐世界进行物理和理性的确定性描绘，进而，诞生了基于管状谐振器构建的现代声乐理论及其教学体系，即将人体乐器视为一个管状谐振器构造。

声乐生理和声乐物理的基础奠定人赫尔曼·冯·亥姆霍兹。

3. 简单系统线性声乐

20世纪，以美国著名的声乐理论家、歌唱机理及技巧研究方面的集大成者威廉·文纳德（William Vennard）为代表在声乐方面有很大的创新，将人体解剖学和生理学领域的当代科学研究引入歌唱研究。作为一名歌手，文纳德活跃于歌剧、清唱剧和独唱歌曲；作为一名歌唱教师，他的许多学生在世界范围内取得了成功。他的著名著作《歌唱——机理与技巧》引起世界各国同行的重视，是教师和研究人员的一个永恒的资源。文纳德与Janwillem van den Berg的合作促成了他的电影《声音制作：振动的喉》。该片获得了多项奖项，包括1960年布拉格电影节的最佳医学研究影片，它展示了切除的喉部发声的解剖学和生理学。他是歌唱科学和声音教育学的先驱，在促进歌手、物理学家、心理学家和声音科学家之间的合作方面发挥了重要作用。他主要从生理学的角度，对演唱的机理，歌唱器官的作用以科学的视角进行了分析和阐释。他深入研究了声带的振动，进一步证明声带的两种机能状态（轻机能和重机能）才是造成人声声区的根本原因，并提出用“打哈欠”（轻机能）——叹气（重机能）自上而下的练习实现声区的统一，用轻机能唱高音，用重机能唱低音的歌唱模式。他用科学实证的研究方法彻底颠覆了17世纪以来的欧洲传统的声乐教学方法，否定了“声区”理论，取而代之的是两种声带机能状态的理论；否定了以感觉为主的经验主义教学方式；否认了“窦声”“头腔共鸣”“鼻腔共鸣”等传统意大利美声唱法经验及其重要作用，取而代之的是强调歌唱最本质、最重要的共鸣是喉和咽腔。实质上，他认定了在整体上人体乐器只是一个管状谐振器构造而已，仍然遵循和坚守着现代声乐理论及其教学体系的构建基础。

歌唱科学和声音教育学的先驱威廉·文纳德任全国歌唱教师协会（NATS）主席（1964-66）。

仍是在20世纪，涌现了一些其他歌唱方法，特别是与古典声乐教学无关的现代歌唱。其中一些方法是由那些试图彻底革新声乐教学世界的人创造的。这些方法的创始人实际上是在重新发明轮子，反对现代声乐理论及其教学中发展的大多数概念，如声乐音域、段落、术语等。典型代表有Estill Voice Training和Complete Vocal Technique，这两种方法都对声音有着非常模块化的看法，尽管它们的方法在其特定的想法和理念上彼此大相径庭。但这两种方法都主张，歌手需要学习分离某些功能条件，然后才能选择和组合，以获得理想的声音效果。在许多方面，它是对所发现和发明的声音要素的组装，就像一个模块化的组装系统：为了满足风格要求并播放声音，这两个系统都被证明有助于在特定的音域中快速产生效果。然而，这些策略似乎产生了相当极端的结果。他们似乎并不考虑那些细微的差别，但这些细微差别又决定了歌唱的成败，而且他们似乎也不太在意整个音域的歌唱效果。总之，这两种方法的重点在于通过肢解人体乐器而获得局域性的声音效果，而不是依靠平衡人体乐器的所有歌唱系统而获得整体性的声音效果，因此其演唱需要借用电声麦克形成所谓的“化妆声”来增加更多的时代色彩和商业价值，但缺少在歌剧院或音乐厅所应感受到的“自然声”的艺术价值。

美国歌声专家乔·埃斯蒂尔（Jo Estill）于1988年建立Estill Voice Training。她开发的发声技能程序是基于分析发声过程来控制发声机制中的特定结构。通过获得有意识地移动每个结构的能力，增加了控制语音质量变化的可能性。照片为2004年9月10日，埃斯蒂尔在伦敦获得荣誉博士学位。

Complete Vocal Technique是由丹麦歌手和声音研究人员凯瑟琳·萨多林（Cathrine Sadolin）于2005年创立的一种在国际上广泛使用的声乐教学方法。通过对解剖学、生理学和所有类型的歌手的研究，她发现人类能够发出的声音背后有一个潜在的结构。该结构可分为四种不同的模式，涵盖了人类声音所能发出的所有声音。她还与一系列专业歌手合作，在他们想要发出特定声音或声音有问题时尝试这些技术。

4.声乐科学之困惑

但当下基于科学哲学的现代声音文化的发展正处在一个十字路口：继续走简单系统线性科学——现代声乐理论及其教学体系的道路，还是走复杂系统和非线性科学——系统声乐理论及其教学体系的道路，尽管它们都是属于科学主义，都是观察、思考和实验的三个方面及其结合，但它们属于两个完全不同的研究发生和方法论及其技法。

迄今，系统声乐理论研究状况大致状况是这样的：有关在人体乐器局部研究方面所取得的成果可参见本博《歌唱背后的科学：人声的线性和非线性》；有关在人体乐器整体研究方面的进展请参见本博《人体乐器中亥姆霍兹谐振器的发现及其意义》《新发现：人体乐器是一个天然的活体高带通滤波器构造》《歌声中的孤立波 临界线上的孤子歌唱》。系统声乐理论认为人体乐器除了管状谐振器外，还存在有分支结构亥姆霍兹谐振器，管状谐振器根本就是不是人体乐器的构造（全部），只是结构（局部）而已，而完整的人体乐器是带通滤波器构造。实际上，现代声乐理论属于一个非完整和非平衡所有歌唱系统的局部歌唱模式，似乎难以满足艺术是一种对平衡与和谐（美）的内在欣赏这个条件。而基于人体乐器带通滤波器构造的系统声乐理论属于既完整又平衡所有歌唱系统的整体歌唱模式，这种通带歌唱（或咽穹孤子歌唱）除了能产生优美的音色和纯净的音质外，还能产生歌唱孤子和歌手共振峰，这就是美声唱法之真谛！也是心灵与科学歌唱之结晶！

21世纪，声乐科学需要解决的是简单系统线性现代声乐理论与复杂系统非线性系统声乐理论之间的对决。

面对着复杂系统非线性声乐这样的真实世界，简单系统线性声乐科学面临的困惑是: 现代声乐理论及其教学体系根本无解可求，或者距离真实声乐世界相差甚远；而系统声乐理论同样也面临着的困惑：在数学上似乎也是无解可求，因为，根本就列不出复杂系统非线性声乐的数学方程组，距离真实声乐世界也是遥不可及。

5.柳暗花明又一村

难道真实声乐世界真的就无解可求了吗？回答是否定的。事实上，真实的声乐世界早已给出并应用着复杂系统非线性声乐方程组的解，它们就是《歌剧演员唱歌中神奇的极限现象——穿透致远的歌声》中的稳定声波——歌唱孤子和高频泛音——歌手共振峰。为此，我们应该衷心地向古老的声音文化流派的大师们致敬，是他/她们的努力和奉献才催生了美声唱法，而美声（唱法）又涌现出了复杂系统非线性声乐方程组的两个解，使我们有幸运在其解上自由研究、有效应用和孤子歌唱！这或许就是21世纪的声乐科学可以解决简单系统线性理论与复杂系统非线性理论之间对决的有效筹码。

6. 21世纪的声乐科学

尽管基于人文哲学的古老声音文化已在19世纪消亡，但声乐经验论一直都存在着，迄今的声乐教育学界及其教学培训业仍存在着许多古老声音文化的遗迹和延续。确实现代越来越多的科学信息和声乐科学的发展给更古老、更注重经验的教育学投下了巨大的阴影，但具有讽刺意味的是，曼努埃尔·加西亚被认为是声音科学之父。更值得重视的是，古老声音文化的遗产——复杂系统非线性声乐方程组的两个解。其一，歌声中的稳定声波——歌唱孤子是人类在400年前创造的，尽管是在最近才被发现和证实，但它却涉及了物质和心灵内在及其相互作用，以及振动与声孤波的关系和规律，并成功地应用于歌剧实践，比拉塞尔（John Scott Russell）在河流中发现孤立波早了200多年；其二，同期创造并应用的歌手共振峰也是人体乐器所独有高频泛音。应该指出的是，当下其它任何乐器均不能产生歌唱孤子（声孤波）和歌手共振峰。显然，这两个神奇的极限现象就是物质与心灵之间的相互作用之结晶，在某种意义上是对复杂宇宙的物理和理性确定性进行了艺术描绘，似乎架起了科学（物理学）与艺术（心理学）的沟通桥梁，无论是在声乐上还是在科学上都具有极其重要的意义和价值，可堪称伟大成果和奇迹！看来《拔起歌唱之树的根——重新审视古老意大利学派的声乐经验戒律》和《科学诠释古老和现代声音文化下的歌唱方法》的时候到来了，21世纪的声乐科学与艺术应该会有更多的互融互通和艺术描绘。在本质上科学与文化有着很大的相通性和相容性，一些伟人都是这样描述的：

我们能体验到的最美的事情就是神秘。它是所有真正的艺术和科学的源泉。真正的科学和真正的音乐需要同样的思维过程。——阿尔伯特·爱因斯坦

 科学与艺术就像一枚硬币的两面。物理与音乐共呜, 声波为科学交响。——李政道

只有艺术和科学才能把人提离到神明的境界。——贝多芬

总是在山脚分手，又在山顶重逢。——居斯塔夫·福楼拜