在聲學中,聲音的高低(如西洋音樂中的唱名Do、Re、Mi、Fa……)指的是與物體振動的頻率。當我們取一簡單物體用來定音高時(如竹管、絲絃),則它的頻率與其長度是成反比的關係。如果物體的材質固定,長度愈長,聲音愈低。
除此之外,當長度減為一半時,頻率將變為原先的兩倍;長度增成為原先的兩倍時,頻率成為原先的一半。我們將這種互為二倍數的特殊比例,定義為彼此互為“八度音”。所以“三分損”(長度變為原先的2/3)與“三分益”(長度變為原先的4/3),彼此之間正是一個“八度音”的關係(4/3 是 2/3 的兩倍)。由此,我們便可以從九九八十一的長度出發,試算前述藉由“三分損益”求得的長度,所得到的十二律∶
黃鐘∶81;
林鐘(由黃鐘三分損而來)∶81 * 2/3 = 54;
太簇(由林鐘三分益而來)∶54 * 4/3 = 72;
南呂(由太簇三分損而來)∶72 * 2/3 = 48;
姑洗(由南呂三分益而來)∶48 * 4/3 = 64;
應鐘(由姑冼三分損而來)∶64 * 2/3 = 42.6667;
蕤賓(由應鐘三分益而來)∶42.6667 * 4/3 = 56.8889;
大呂(由蕤賓三分益而來)∶56.8889 * 4/3 = 75.8519;
夷則(由大呂三分損而來)∶75.8519 * 2/3 = 50.5679;
夾鍾(由夷則三分益而來)∶50.5679 * 4/3 = 67.4239;
無射(由夾鍾三分損而來)∶67.4239 * 2/3 = 44.9492;
中呂(由無射三分益而來)∶44.9492 * 4/3 = 59.9323;
清黃鐘(黃鐘的高八度音,由仲呂三分損而來)∶59.9323 * 2/3 = 39.9549。
我們注意到最後一個“清黃鐘”的長度39.9546,與直接取“黃鐘”長度的一半 40.5 仍有一段小小的差距,這就是“黃鐘不能還原”的問題。因為在連乘十二次 2/3 或 4/3 後,最後的值不可能達到原始的 1/2。
另外,若在定律時不斷地使用三分損益的操作,最後一定會出現除不盡的小數,使得在實際製作時容易產生誤差。然而在現實上,準確度(Percision)與精確度(Accuracy)絕對有其極限,所以經過十二次的三分損益之後,已經可以構成一個(不甚完美)的音階迴圈。這也是為何中西音樂理論中,都不約而同地發展出以“12音階”為主流的原因。之後才會出現如純律、十二平均律等不同的改進或修正方法。
從上面所計算出來的結果,我們對照《史記.律書》中的文字,便可發現當中的抄錄錯誤。宋代沈括的《夢溪筆談》,便記載了《律書》當中出現“七分”之類的文字,當為“十分”的誤寫。因此原文中的黃鐘“八寸七分一”為“八寸十分一、81分”才合理。以下列出古音十二律與史記的文字記載比較,並附上與西方“參考音名”與“十二平均律的誤差”計算。
古音十二律
史記文字
三分損益
史記數字
西方音名
十二平均律
三分損益與十二平均律偏差(%)
黃鐘八寸七分一 81 81(更正後) C 81 -
林鐘五寸十分四 54 54 G 54.0610 0.11
太簇七寸十分二 72 72 D 72.1628 0.23
南呂四寸十分八 48 48 A 48.1629 0.34
姑冼六寸十分四 64 64 E 64.2898 0.45
應鐘四寸二分三分二 42.6667 42.6667 B 42.9083 0.56
蕤賓 五寸六分三分二 56.8889 56.6667 F# 57.2757 0.68
大呂七寸五分三分二 75.8519 75.6667 C# 76.4538 0.79
夷則五寸三分二 50.5679 50.6667 G# 51.0268 0.90
夾鍾六寸七分三分一 67.4239 67.3333 D# 68.1126 1.01
無射四寸四分三分二 44.9492 44.6667 A# 45.4597 1.12
仲呂 五寸九分三分二 59.9323 59.6667 F 60.6814 1.23
在聲學中,聲音的高低(如西洋音樂中的唱名Do、Re、Mi、Fa……)指的是與物體振動的頻率。當我們取一簡單物體用來定音高時(如竹管、絲絃),則它的頻率與其長度是成反比的關係。如果物體的材質固定,長度愈長,聲音愈低。
除此之外,當長度減為一半時,頻率將變為原先的兩倍;長度增成為原先的兩倍時,頻率成為原先的一半。我們將這種互為二倍數的特殊比例,定義為彼此互為“八度音”。所以“三分損”(長度變為原先的2/3)與“三分益”(長度變為原先的4/3),彼此之間正是一個“八度音”的關係(4/3 是 2/3 的兩倍)。由此,我們便可以從九九八十一的長度出發,試算前述藉由“三分損益”求得的長度,所得到的十二律∶
黃鐘∶81;
林鐘(由黃鐘三分損而來)∶81 * 2/3 = 54;
太簇(由林鐘三分益而來)∶54 * 4/3 = 72;
南呂(由太簇三分損而來)∶72 * 2/3 = 48;
姑洗(由南呂三分益而來)∶48 * 4/3 = 64;
應鐘(由姑冼三分損而來)∶64 * 2/3 = 42.6667;
蕤賓(由應鐘三分益而來)∶42.6667 * 4/3 = 56.8889;
大呂(由蕤賓三分益而來)∶56.8889 * 4/3 = 75.8519;
夷則(由大呂三分損而來)∶75.8519 * 2/3 = 50.5679;
夾鍾(由夷則三分益而來)∶50.5679 * 4/3 = 67.4239;
無射(由夾鍾三分損而來)∶67.4239 * 2/3 = 44.9492;
中呂(由無射三分益而來)∶44.9492 * 4/3 = 59.9323;
清黃鐘(黃鐘的高八度音,由仲呂三分損而來)∶59.9323 * 2/3 = 39.9549。
我們注意到最後一個“清黃鐘”的長度39.9546,與直接取“黃鐘”長度的一半 40.5 仍有一段小小的差距,這就是“黃鐘不能還原”的問題。因為在連乘十二次 2/3 或 4/3 後,最後的值不可能達到原始的 1/2。
另外,若在定律時不斷地使用三分損益的操作,最後一定會出現除不盡的小數,使得在實際製作時容易產生誤差。然而在現實上,準確度(Percision)與精確度(Accuracy)絕對有其極限,所以經過十二次的三分損益之後,已經可以構成一個(不甚完美)的音階迴圈。這也是為何中西音樂理論中,都不約而同地發展出以“12音階”為主流的原因。之後才會出現如純律、十二平均律等不同的改進或修正方法。
從上面所計算出來的結果,我們對照《史記.律書》中的文字,便可發現當中的抄錄錯誤。宋代沈括的《夢溪筆談》,便記載了《律書》當中出現“七分”之類的文字,當為“十分”的誤寫。因此原文中的黃鐘“八寸七分一”為“八寸十分一、81分”才合理。以下列出古音十二律與史記的文字記載比較,並附上與西方“參考音名”與“十二平均律的誤差”計算。
古音十二律
史記文字
三分損益
史記數字
西方音名
十二平均律
三分損益與十二平均律偏差(%)
黃鐘八寸七分一 81 81(更正後) C 81 -
林鐘五寸十分四 54 54 G 54.0610 0.11
太簇七寸十分二 72 72 D 72.1628 0.23
南呂四寸十分八 48 48 A 48.1629 0.34
姑冼六寸十分四 64 64 E 64.2898 0.45
應鐘四寸二分三分二 42.6667 42.6667 B 42.9083 0.56
蕤賓 五寸六分三分二 56.8889 56.6667 F# 57.2757 0.68
大呂七寸五分三分二 75.8519 75.6667 C# 76.4538 0.79
夷則五寸三分二 50.5679 50.6667 G# 51.0268 0.90
夾鍾六寸七分三分一 67.4239 67.3333 D# 68.1126 1.01
無射四寸四分三分二 44.9492 44.6667 A# 45.4597 1.12
仲呂 五寸九分三分二 59.9323 59.6667 F 60.6814 1.23