繩其祖武，萬物長榮
——長榮琴軫發明紀實（上）

文/吳躍華

去年底，筆者又有一項實用新型專利申請“一種古琴絞繩式琴軫”獲得國家授權，并獲頒專利證書（中國專利 CN 202120473112.4），這是筆者古琴相關發明創造所獲得的第四個專利。和筆者過往的發明以及一般對于發明創造所想象的“高技術”概念相反，這恰恰是一項完全沒有機械裝置的“低技術”發明。下面就將這項發明的過程和體會，與業內同行們分享。

機械琴軫與傳統琴軫

古琴的傳統調音裝置由琴軫和絨扣組成。絨扣的前端從琴軫的底孔穿入，在琴軫的頸孔穿出并纏繞一圈后再經頸孔穿入，從頂孔穿出，套在琴弦的“蠅頭”上。調音時，通過扭動琴軫使得絨扣被擰緊或放松，其長度隨之縮短或增長，從而拉動琴弦張緊或放松，實現調音功能。古琴的這種傳統琴軫因此被稱為絞繩式琴軫，已經有近三千年的歷史（如圖1）。

圖1

古琴傳統琴軫結構特點使得其存在容易跑弦、調音范圍小的問題。因此自民國以來，不斷有人嘗試采用機械裝置來替代傳統琴軫。在2011年之前，此類改良大多借鑒西洋樂器的渦輪蝸桿機構、螺母螺桿機構等方案，或多或少地要求對古琴琴體本身進行改造，或附加改變古琴傳統外觀的附件裝置，因此并沒有得到廣泛認同和實施。2011年，筆者發明了璇璣琴軫并獲得國家專利，在產品上市一周年之后，又向業界介紹并分享了發明過程與體會①。璇璣琴軫雖然也采用了機械裝置，但不需要改造古琴琴體，沒有破壞古琴傳統外觀，同時較好地解決了傳統琴軫存在的問題，因此獲得了認同，產品行銷八年來，廣受琴人好評。

在民族樂器改良歷史上，采用機械弦軸代替傳統弦軸的例子比比皆是，最典型的案例當屬二胡弦軸。1961年，張子銳設計的“可調式二胡螺絲弦軸”，首先用于蘇州民族樂器一廠生產的二胡，其后在全國范圍內得以推廣②。但半個多世紀之后的今天，二胡機械弦軸（包括螺旋式和拉桿式）與傳統弦軸還是因為各自的特點和適用場合的不同，而處于彼此共存的局面。那么，古琴機械琴軫是否會完全替代傳統琴軫？機械琴軫與傳統琴軫會不會和二胡弦軸一樣長期共存呢？這些問題使我們不得不再次回望傳統琴軫的悠久歷史，從中發現其得以傳承近三千年的奧秘所在。

為此，筆者在開發璇璣琴軫的同時，也對傳統絞繩式琴軫的起源和演變進行了深入研究，其成果《上古琴軫的形制和原理考略》已發表在《中國音樂學》2018年第一期上③。曾侯乙墓出土的古琴實物證實，傳統古琴琴軫所采用的絞繩式原理，已經有近三千年的歷史。傳統琴軫只采用了一小段開孔的木棍和一段絲繩，就比較好地實現了弦樂器調音功能。其簡潔的設計，巧妙的結構，獨特的原理，凝聚了古代先人的智慧，在先秦琴瑟演變、漢末古琴形制確立這兩個歷史性演變中，扮演了關鍵角色，使得其在長達三千年的歷史中，無法被取代。國內外樂器史專家也認為，中國古琴的這種絞繩式琴軫，在人類歷史上是一個獨特現象④。除中國古琴之外，至今沒有發現任何一個民族在任何一個歷史階段中產生過同類發明，僅就這一點而言，就有力地證明了古琴是中華民族自己的原創樂器。因此，傳統絞繩式琴軫毫無疑問是中國古代先人們一項偉大的發明，是中國古琴文化中的一塊瑰寶。

機械琴軫雖然解決了傳統琴軫存在的問題，擰起來輕松順滑，不再打滑跑弦，但也存在結構較復雜、成本較高的問題。客觀地說，機械琴軫能夠為廣大琴人所接受，有其時代因素，無非是生逢其時而已。上弦調音，搓剅理軫，本是傳統琴人的基本功。傳統琴軫確實存在一些問題，但只要絨扣搓得合理，琴軫合乎規范，上弦到位，這些問題還是在可控范圍之內的。但在新琴人大量涌現，琴器及附件良莠不齊，產業分工細化，動手能力不足的今天，這些問題便突出起來。

因此，在大力推廣機械琴軫的同時，筆者也在思考這樣一個問題：除了用機械琴軫來替代傳統琴軫，還有沒有可能結合現代科技，對傳統琴軫做一些改良，繼承并延續傳統琴軫的優良基因，以便提升性能，降低故障率，使古老的智慧成果煥發新的活力？

回答這個問題之前，我們先來分析一下傳統琴軫是怎么出問題的。

傳統琴軫為什么會打滑？

我們知道，線繩加捻后其長度會變短，這個現象有個紡織學上的術語，叫做“捻縮”。絞繩式琴軫正是利用絨扣的捻縮現象來牽動琴弦的。琴軫擰得圈數越多，絨扣捻縮也就越多、越緊，于是琴弦的張力隨之增加，音調變高。對捻縮原理的認知，甚至可以追溯到制繩、紡線出現的新石器時代。李光明先生認為：“從認知發展的角度看，絞繩式調弦方法可以從紡線、搓繩、制琴弦等工藝中發展出來。由發現弦的擰絞的程度改變與繩索拉抻力度以及長度變化之間的關系，發現弦的張力變化與音高之間的關系，到運用絞繩式調音方法，是一個不難想象的自然過程。⑤”

但絨扣被擰得越來越緊之后，就產生了一個問題。傳統絞繩式琴軫是依靠琴軫端面與軫池板之間的摩擦力來阻止琴軫打滑退轉的。絨扣被擰得越來越緊之后，絨扣對琴軫的反向扭矩會不斷增大。當它大到足以克服琴軫端面與軫池板之間的靜摩擦力矩時，便會導致琴軫突然打滑退轉。此時會聽到咯吱一聲，弦音陡降——跑弦了。

分析以上問題可見，由于絞繩式的原理所限，調節行程（等同于絨扣的絞緊程度）只能限制在一定安全范圍內，超出范圍就容易出現打滑現象。因此，要避免打滑，就只有設法擴大安全調節范圍，推遲打滑現象的出現。

如何擴大調節范圍？

我們再來引入另一個術語叫“捻度”。“捻度”就是加捻的程度，通俗地說就是擰的 “緊度”。捻度可以量化，指的是一定長度的線繩被捻了幾圈。棉紗線的捻度用特克斯（Tex）表示，指的是10厘米長度的紗線被捻了幾圈。比如捻了10圈就寫為Tex=10。

我們回頭再看“捻縮”的問題就會發現，在同樣的捻度下，“捻縮”的程度與線繩的長度成正比。也就是說，在擰的一樣緊的前提下，絨扣長度越長，“捻縮”得越多。假設一根10厘米的絨扣擰了10圈縮短了8毫米，達到了最緊的極限，也就是發生打滑的極限；那么一根20厘米的絨扣擰了10圈縮短了8毫米時，它的捻度或者說緊度只是10厘米絨扣的一半。直到再擰10圈再短了8毫米時，才會達到發生打滑的極限。也就是說，絨扣長度增加一倍，安全的調節距離也增加了一倍（圖2）。

圖2

增加有效絨扣長度

我們再觀察一下傳統琴軫。傳統琴軫上的有效絨扣長度，只是從連接琴弦的一端到頸孔固定處這么一段（如圖3所示的AB段）。只有這一段是用來絞緊的，所以我們叫它絨扣工作段。

圖3

在筆者的專利申請所提出的技術方案中，通過在琴軫尾部設置一個特別設計的夾持結構，將絨扣與琴軫的固定連接點下移到該結構處，從而大幅增加了絨扣工作段的長度（如圖3所示的AC段）。

這個夾持結構可以同時限制絨扣移動和轉動，并容納和隱藏絨扣固定結，從而可靠地驅動絨扣，使其隨著軫體的轉動而絞轉。在具體實施過程中，這個夾持結構可以在琴軫上加工出來，或者采用工程樹脂單獨制作成一個尾塞。尾塞中間有個扁孔，絨扣打個半結再穿過時，就會被這個扁孔夾持住。擰琴軫時，就會帶動絨扣絞轉。通常傳統琴軫絨扣的工作段一般在70～85毫米左右，琴軫的長度一般在45～50毫米左右。如果將絨扣固定連接點下移到夾持結構處，則絨扣工作段將增加約30～35毫米，相應的調節距離理論上將增加35%以上。

這一發明，在繼承古老的絞繩式工作原理的基礎上，通過采用創新的絨扣固定方式和移動絨扣固定點，加長了絨扣工作段，使得傳統古琴琴軫的問題得到大大緩解，從而保留了傳統琴軫結構簡單、成本低廉的特點，提升了性能，降低了故障率，達到了預期的目標。

注釋：

①吳躍華：《古琴琴軫的改良》，《樂器》，2015年第3期。

②高舒：《“樂改”紀事本末》，碩士學位論文，中國藝術研究院，2012年。

③吳躍華：《上古琴軫的形制和原理考略》，《中國音樂學》，2018年第1期。

④Curt Sachs, The History of Musical Instruments, Dover Publications, Inc., Mineola, New York 2006.

⑤李光明：《曾侯乙墓十弦琴弦軫調弦方法考辨》，《音樂研究》，2010年第4期。

（待 續）