斯特拉迪瓦里琴(Stradivarius)指的是由安东尼奥‧斯特拉迪瓦里(Antonio Stradivari，1644 – 1737)在十七～十八世纪所制作的小提琴、中提琴、大提琴。由于音乐家们都认为斯特拉迪瓦里琴具有高音甜美、明亮且投射能力佳等优点，使得这些琴在制琴师辞世以后，价格水涨船高。目前在市面上，由斯特拉迪瓦里在1690-1700年制作的琴，少则数十万、多则数百万美金;若是在1700-1725年间，所谓的“黄金年代”制作的琴，价格都是百万起跳！到底这些琴有多好，让所有的音乐家如此迷恋？
难道斯特拉迪瓦里有什么秘诀？或是，过去他在克雷莫纳(Cremona)所使用的材料，现在已经找不到了吗？好像也不是。以小提琴(violin)来说，前板是云杉(spruce，Picea abies)、后板与琴颈是枫木(maple，Acer sp.)，这些材料现在在欧洲都还找得到。过去也有许多制琴师制作了许多的琴，但是音乐家们都认为还是斯特拉迪瓦里琴最好(另一个音乐家们的心头好是瓜奈里 Guarneri)。
这真是让人不服气，所以科学家们想尽办法要了解到底为什么，一样是两块木板，为什么别人的两块木板就不如他们的？
斯特拉迪瓦里在1703年制作的小提琴。
图片来源：Wikipedia
远从1817年开始，就有人进行盲测，想了解究竟斯特拉迪瓦里琴是否真的“听起来就是好”;但是，因为听觉的短期记忆只有两秒、而只听一个音符其实也听不出个所以然来，所以盲测总是没有结论。试试看录音吧？但是录音的设备也会影响到声音的品质，而所谓的“投射能力”--指在音乐厅的最后面还可以清清楚楚地听到琴音--也没办法用物理学去解释。过去在音乐厅里的盲测，也一样没有结果。所以，到底这些名琴是不是真的好？为什么好？没有人知道。
最近，台大戴桓青老师的研究团队，试着用其他的方法来找出这些名琴的秘密。他们用化学与物理的方法来分析斯特拉迪瓦里琴的背板(枫木)与现代枫木，想要了解木板中的纤维、纤维素的结晶状态、木板的含水量、热氧化特性(thermooxidative properties)以及无机盐的含量等。
看起来很有趣吧？可是...等一下！这些测试，难道不会损毁这些珍贵的名琴吗？怎么可能有人愿意把自己数百万、甚至千万美金的名琴拿来作这些测试呢？
别紧张！由于名琴也难免需要修理，历年来的修补所取下来的木屑，并没有被扔掉;这时，都成为珍贵的研究材料了。除此以外，有一把斯特拉迪瓦里琴在柏林空袭时毁于战火，但琴颈仍在，且被奇美博物馆好好地收藏着;为了研究，奇美馆方也慷慨地将琴颈捐出。
戴老师的研究，有许多非常有趣的发现。首先他们以“交叉极化魔角旋转”(CPMAS，cross-polarization magic angle spinning)分析发现，名琴中的半纤维素(hemicellulose，为存在于植物细胞壁中的杂聚合物)与木质素(lignin)的含量都变少了。尤其是半纤维素，与现代枫木比较起来，整整少了三分之一强(36.9±3.9%)。由于半纤维素在木材中会把木质素与纤维素连结在一起、也会影响到木材的吸水能力，三百年来它整整少了三分之一，对这些名琴会产生什么样的影响呢？
由于半纤维素是木材中主要吸水的分子，半纤维素的减少也反映在在木板的含水量上。以加热分析发现，名琴的枫木的湿气，比现代枫木少了四分之一！过去许多制琴师都发现，湿气少的木头用来制琴，声音会比较明亮，这应该也是为何斯特拉迪瓦里琴的声音向来有“甜美、明亮”的评语。
那些半纤维素去哪里了？由 CPMAS 分析发现，应该是已经被分解了。有意思的是，在加热分析上，研究团队发现，斯特拉迪瓦里小提琴比中提琴、大提琴多了一个波峰！研究团队认为，这个波峰是因为纤维素与木质素分离的结果，但为什么中提琴、大提琴没有呢？可能是因为小提琴较常被使用，重复的震动让纤维素与木质素分开了。
更有趣的是无机盐的含量分析。研究团队发现，斯特拉迪瓦里可能有将木材进行过特别的处理，因为在名琴的枫木中发现了铝、铜、钙、钾、钠、锌这些元素。由于铝与钙可以和木材中的纤维产生连结(crosslink)，这是否就是一些音乐家们提到的，名琴“比较有弹性”的来源呢？到底这些元素是如何进入木材的？为什么斯特拉迪瓦里要处理这些木材呢？有可能是为了防虫而将木材浸泡于盐类溶液中，过去发现斯特拉迪瓦里琴真的比较不容易被虫蛀;也有可能是进行所谓的“树液置换”(将木材倒挂使维管束内的液体流出)。虽然以盐类浸泡木材来进行防腐在以前的意大利是常常进行的事，但查阅过去的文献也只提到明矾或其他成分相当简单的盐类。如斯特拉迪瓦里琴的木材含有这么多不同的无机盐，实在也颇为罕见。虽然过去有科学家们想要找到斯特拉迪瓦里是否有“秘方”，但很可惜的是，那个年代的工匠，多半都是十一、二岁就开始拜师学艺，所受的正式教育极为有限。他们查遍了许多斯特拉迪瓦里的书信，试图找出可能的偏方，但是他连写给顾客的信都错字连篇，想来处理木材的工序，可能只存在在他的大脑里吧。
这些名琴，除了其中两把，其它都被音乐家小心的使用着。但是，正如前面提到，这个研究之所以能进行，是因为名琴还是会损坏、需要维修;所以，到底这些古琴能用多久呢？目前存世的古乐器，除了斯特拉迪瓦里琴以外，还有十六世纪中叶由阿马蒂(Andrea Amati，1505-1577)所制作的琴，以及唐朝(公元八世纪)的琵琶。不论是阿马蒂的琴、或是唐朝的琵琶，都已经不能发出“明亮”的声音了，而只有温润的音调。这是否意味着，再过一、两百年，斯特拉迪瓦里琴也无法再发出它那著名的“甜美、明亮”的声音呢？或许在此时对这些名琴进行更多的研究，可以让我们更了解斯特拉迪瓦里制琴的技术，从而可以由现代人的手上，再现斯特拉迪瓦里的工艺呢？
另外，笔者在查阅相关的资料时，发现一个很有意思的研究。在2008年有人以两种木腐菌(透明变色卧孔菌 Physisporinus vitreus P. Karst 与长柄炭角菌 Xylaria longipes Nitschke)腐蚀过的云杉和梧桐制作小提琴，并进行盲测;结果发现大部分的听众都以为用真菌腐蚀过的木材制作的小提琴才是斯特拉迪瓦里！为什么这个研究团队会想到用木腐菌来处理这些木材呢？原来在1645-1715年，正好是所谓的“蒙德极小期”(Maunder Minimum)--这段时间太阳黑子极少、地球处于小冰河期，欧洲气候寒冷多雨，造成树木的年轮极窄且容易被真菌感染。因此，他们决定将木材先泡在1%的麦芽溶液中，直到木材的湿度饱和(28%)后，再以木腐菌处理木材20周。没想到这样的木材制作的小提琴，竟然得到了半数参与者(90名)同意它应该是斯特拉迪瓦里，而真正的斯特拉迪瓦里却只得到39票！当然，以木腐菌处理木材要极为小心，如果太久，整个木材就分解、无用了。这个研究另外让笔者注意到的是：这段时间的木材年轮特别窄，是否这样的木材也会有不同的特性呢？而在戴老师的文章中也提到，目前用以制琴的木材会放置3-10年甚至更久来干燥，不知道过去是否也会放置那么久，而以当时处在寒冷多雨的状况，或许这些木材也受到不同程度的木腐菌的作用？如果真的是因为气候影响造成，大约只能说斯特拉迪瓦里也真的是“天时、地利、人和”的杰作吧！
最后，背板其实只影响小提琴30%的声音，另外70%是由前板的云杉提供的。所以，戴老师对于背板的研究，其实只是这个系列研究的开端，未来我们将拭目以待前板的研究成果，有朝一日或可重现斯特拉迪瓦里的工艺呢！
参考文献：
1. Wikipedia. Stradivarius.
2. Hwan-Ching Tai et. al. Chemical distinctions between Stradivari’s maple and modern tonewood. 2016. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. doi: 10.1073/pnas.1611253114
3. Fungus-treated Violin Outdoes Stradivarius. Science Daily.
4. Francis W. M. R. Schwarze， Melanie Spycher， Siegfried Fink. Superior wood for violins – wood decay fungi as a substitute for cold climate. 28 June 2008.New Phytologist. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2008.02524.x
