在声学中,声音的高低(如西洋音乐中的唱名Do、Re、Mi、Fa……)指的是与物体振动的频率。当我们取一简单物体用来定音高时(如竹管、丝弦),则它的频率与其长度是成反比的关系。如果物体的材质固定,长度愈长,声音愈低。 除此之外,当长度减为一半时,频率将变为原先的两倍;长度增成为原先的两倍时,频率成为原先的一半。我们将这种互为二倍数的特殊比例,定义为彼此互为“八度音”。所以“三分损”(长度变为原先的2/3)与“三分益”(长度变为原先的4/3),彼此之间正是一个“八度音”的关系(4/3是2/3的两倍)。由此,我们便可以从九九八十一的长度出发,试算前述藉由“三分损益”求得的长度,所得到的十二律∶
黄钟∶81;
林钟(由黄钟三分损而来)∶81*2/3=54;
太簇(由林钟三分益而来)∶54*4/3=72;
南吕(由太簇三分损而来)∶72*2/3=48;
姑洗(由南吕三分益而来)∶48*4/3=64;
应钟(由姑冼三分损而来)∶64*2/3=42.6667;
蕤宾(由应钟三分益而来)∶42.6667*4/3=56.8889;
大吕(由蕤宾三分益而来)∶56.8889*4/3=75.8519;
夷则(由大吕三分损而来)∶75.8519*2/3=50.5679;
夹钟(由夷则三分益而来)∶50.5679*4/3=67.4239;
无射(由夹钟三分损而来)∶67.4239*2/3=44.9492;
中吕(由无射三分益而来)∶44.9492*4/3=59.9323;
清黄钟(黄钟的高八度音,由仲吕三分损而来)∶59.9323*2/3=39.9549。
我们注意到最后一个“清黄钟”的长度39.9546,与直接取“黄钟”长度的一半40.5仍有一段小小的差距,这就是“黄钟不能还原”的问题。因为在连乘十二次2/3或4/3后,最后的值不可能达到原始的1/2。
另外,若在定律时不断地使用三分损益的操作,最后一定会出现除不尽的小数,使得在实际制作时容易产生误差。然而在现实上,准确度(Percision)与精确度(Accuracy)绝对有其极限,所以经过十二次的三分损益之后,已经可以构成一个(不甚完美)的音阶循环。这也是为何中西音乐理论中,都不约而同地发展出以“12音阶”为主流的原因。之后才会出现如纯律、十二平均律等不同的改进或修正方法。 从上面所计算出来的结果,我们对照《史记.律书》中的文字,便可发现当中的抄录错误。宋代沈括的《梦溪笔谈》,便记载了《律书》当中出现“七分”之类的文字,当为“十分”的误写。因此原文中的黄钟“八寸七分一”为“八寸十分一81分”才合理。以下列出古音十二律与史记的文字记载比较,并附上与西方“参考音名”与“十二平均律的误差”计算。 古音十二律
史记文字
三分损益
史记数字
西方音名
十二平均律
三分损益与十二平均律偏差(%)
黄钟八寸七分一 81 81(更正后)C 81 -
林钟五寸十分四 54 54 G 54.0610 0.11
太簇七寸十分二 72 72 D 72.1628 0.23
南吕四寸十分八 48 48 A 48.1629 0.34
姑冼六寸十分四 64 64 E 64.2898 0.45
应钟四寸二分三分二 42.6667 42.6667 B 42.9083 0.56
蕤宾 五寸六分三分二 56.8889 56.6667 F#57.2757 0.68
大吕七寸五分三分二 75.8519 75.6667 C# 6.4538 0.79
夷则五寸三分二 50.5679 50.6667 G#51.0268 0.90
夹钟六寸七分三分一 67.4239 67.3333 D#68.1126 1.01
无射四寸四分三分二 44.9492 44.6667 A#45.4597 1.12
仲吕 五寸九分三分二 59.9323 59.6667 F 60.6814 1.23