山西大學教授楊陽十八年來考察三千多座古建築——揭開古建裏的聲學奧秘（賡續歷史文脈·探尋古建智慧）

介休后土廟古戲台屋脊。

馬睿姍繪

楊陽在介休后土廟古戲台演示聲學原理。

王 帆攝

介休后土廟古戲台全景。

王 帆攝

高平二郎廟古戲台。

馬睿姍繪

仰望飛檐斗拱直指天際，觸摸青磚黛瓦沉澱時光……從山西古戲台裏的聲學智慧，到徽州古民居里精巧的防火設計，再到天津獨樂寺的抗震奧秘，中國的傳統建築不僅是凝固的歷史標本，更是用土木和金石寫就的文化典籍。每道飛檐都折射出中華優秀傳統文化的精巧構思，每根立柱都潛藏着古代先民的營造智慧。

今起，本版推出“賡續歷史文脈·探尋古建智慧”系列報道，走近太行山脈的褶皺深處、皖南水鄉的層層院落、華北大地的木構建築，記錄專家和團隊揭示古建築背後秘密的故事。

——編  者  

人物小傳

楊陽，1978年生，山西太原人，山西大學科學技術史研究所和音樂學院教授、博士生導師，關於古代建築聲學的國家社科基金冷門絕學研究專項首席專家。2017年開始鐘鼓樓聲學研究，2023年進行原生表演聲環境研究，2025年牽頭制定中國傳統戲台聲學測量的術語及測量指標。

“啪啪……”在山西省介休市后土廟古戲台的後台站定，山西大學教授楊陽拍了拍手，然後走向“凸字形”前台，再次拍手，靜聽兩次聲反饋的強度。這是他十幾年來實地探訪古建的習慣。

北京天壇迴音壁、鐘樓，山西永濟市普救寺鶯鶯塔……聲學古建築是中國古建築的特殊類型之一，包括古塔、古戲台、鐘鼓樓等，為了讓傳聲的效果更好，這些古建築利用台下設甕、牆上設甕、後台設洞等建造方式，形成混響、共振、隔聲降噪等效果，達成“十有餘裏，莫不聳聽”的聲學效應。

然而，這些技術幾乎沒有史料記載，唯有民間口口相傳。18年來，楊陽實地考察了3000多座古建築，希望通過自己的研究，讓湮沒於歷史長河中的古建智慧為今人所知。

實地探訪，揭示“山西唱戲陝西聽”的聲學原理

在山西省臨縣的磧口古鎮，重檐歇山式灰瓦頂的山門下，坐落着黑龍廟古戲台，戲班正在台上唱着晉劇《打金枝》。昔日沒有音響設備的時候，觀眾是如何聽清枱上聲音的呢？

2012年，楊陽來到磧口黑龍廟山門戲台考察，院內有完整的17孔窯洞和兩個半孔的窯洞，聽當地村民講，這個戲台很不一般——窯洞內外的聲音效果不一樣，演員唱戲不費力，甚至能達到“山西唱戲陝西聽”的效果。

窯洞內外的聲音效果如何能做到不一樣？楊陽搬來鑼鼓，分別在上午10點和晚上8點模擬唱戲時的鑼鼓聲，在廟院內和磧口鎮的不同點位試聽效果，並利用聲學分析儀測量聲音、分析音頻。

他發現，原來戲台內頂和後山牆能形成一個聲罩，將戲台聲音傳向廟院內，廟院的正殿等建築再將聲音反射回院內，並傳入台底的窯洞。在大小廂房以及戲台下的窯洞內，楊陽都能聽到與院子、看台處不同的聲音，窯洞中聲音的音質發生變化，甚至比窯洞外的聲音還清楚。窯洞作為“天然音箱”，形成不同聲部的高低音共振，增強了戲台聲音的聲強。

“山西唱戲陝西聽”的效果是怎麼實現的？村民的一句土話——“吃風圪樑上”，讓楊陽有了思路。黑龍廟位於卧虎山半山坳，在凸出的山脊上風更大，且廟前方沒有高大的建築物和吸聲體，聲音在晉陝峽谷中順風傳播。峽谷中石灘遍佈，風、石頭、水等吸音系數低的傳播媒介都有利於聲音傳播。如此一來，悠遠的唱戲聲迴盪在峽谷，就傳到了對岸陝西的村莊。

“古戲台形制、結構的設計考慮到了演出視聽效果需要，是建築藝術與聲學技術的融合，這就是古人的營造智慧。要探尋其中的奧秘，必須有一定的科技史、音樂學、建築學、聲學等學科知識，還要一遍遍實地探訪。比如為了研究黑龍廟古戲台，我前後去了8次。寫平遙朝山廟古戲台的論文，從發現到寫完一共現場考察了17次。”楊陽説。

實驗驗證，提升研究方法的科學性

2017年，楊陽帶團隊前往山西省高平市的二郎廟古戲台考察。經2008年修繕、增砌後，古戲台的山牆形成一面觀形制。“一面觀形制是宋金元戲台聲學技術演進的最後節點，二郎廟建於金代，金代建造的古戲台建築形制應為四面觀或大三面觀。”楊陽説，二郎廟古戲台一面觀的形制，改變了原本的聲學特性，源於不恰當的文物修繕方案。

楊陽深感研究的緊迫性：“古建聲學研究的缺位，影響了現代人對古建築結構的理解，一些古戲台的修繕只在外表上‘照貓畫虎’，沒有考慮到對其聲學功能的保護。”

科學保護，離不開科學的研究方法，需要將田野實測和實驗室仿真模擬的研究方法結合起來。

在研究“牆上設甕”古戲台時，甕的測量方法、評價方法一直無法確定。楊陽聯想到自幼學小提琴的經歷：“既然樂器有不同的形制，會影響發聲、擴聲的效果，那麼古戲台是否存在同樣原理？”於是，楊陽進行了田野實測，把戲台裏的甕當作小提琴的共鳴箱，進行聲學測量。在原址附近的露天空地上，擺上幾個陶甕，在距甕口0.2米處放置測量麥克風和聲學分析儀，播放掃頻信號後，分別測量陶甕腔體發聲振動的頻率，證實甕具備助聲效果。

僅基於田野實測，無法排除多變量的影響：有的地方台頂影響很大，有的地方側牆影響大，楊陽決定引入實驗室仿真模擬的研究方法。

在山西大學中國古戲台聲學實驗室裏，博士生翟曉多正伏在電腦前，將古戲台的“八”字形音壁三維數據“打包”導入專業軟件，便可實現對八字音壁的反射係數和聲學特性的測量。對比各項數據後，她發現傾斜角度為45—60度，且八字音壁上存在歇山頂造型的時候，戲台的整體傳聲效果最佳。

“今年，我們還計劃將古戲台、鐘樓等比例還原成古建築模型，放置在全（半）消聲室裏，以不同建築構件為單位進行聲學測量，實驗結果跟仿真模擬實驗相互驗證，進一步提升研究方法的科學性，努力為更多古建築的修繕提供更科學的方案。”楊陽説。

多學科融合，闡釋我國聲學古建築獨特魅力

穿過介休市的后土廟院落，始建於明代的古戲台迎面而立，重檐歇山頂上滿覆黃綠色琉璃瓦，翼角高低錯落，台頂上黃綠紅三色脊剎和寶塔，在正午的日頭下發出微光。

在楊陽看來，影響中國古戲台聲學效果的因素之一便是原生表演聲環境。他走到八字音壁前説：“你看，八字音壁像個大喇叭，把原本傳到兩側的聲能，全部反射到觀眾席上，中國古戲台中很早就應用這項技術了。”

1953年，中國科學院院士、中國科學院上海技術物理研究所研究員湯定元研究北京天壇迴音壁的聲學特性，開啓了我國古建築聲學的研究。33年後，山西大學科學技術史研究所教授高策接續湯定元院士的研究，揭示了普救寺鶯鶯塔“普救蟾聲”效應的奧秘。楊陽正是高策的學生，古建聲學研究的接力棒落在他的手中。

“古人採用的聲學技術經歷了由繁入簡的過程，很有我們民族的特色。然而，古戲台聲學研究的測量和評價標準很多時候依舊沿用國外音樂廳的指標和方法，一些古代的聲學特性和審美偏好就難以表達出來。”楊陽説。

建成具備中國特色的古建聲學學科體系，還要走多遠？

楊陽認為，“要靠兩條腿走路”。“一條腿”是闡明各種助聲技術原理。在中國古戲台半開放聲場生成的助聲技術，能反映中國特有聲場創造的獨特之處。

表演聲環境研究是“第二條腿”。楊陽認為，戲曲與古戲台相互依存，但戲曲表演研究與古戲台研究卻“分道揚鑣”。2023年，他帶領團隊基於文、理、藝、工等多學科交融的視角，開啓古戲台原生表演聲環境研究，搭建起古戲台與傳統戲曲研究的橋樑。

今年，中國聲學學會已經批准楊陽牽頭制定傳統戲台聲學測量指標標準等。“未來，我們將繼續紮根本土，闡釋我國聲學古建築的獨特魅力，讓古建築煥發新的生命力。”楊陽説。

延伸閲讀

古建聲學研究什麼，怎麼研究？

古建聲學是研究中國傳統聲學建築聲科學的新型交叉學科，其研究對象包括古塔、古戲台、鐘鼓樓、古代橋樑等聲學建築，同時涉及樂器聲學、歌唱聲學、表演聲環境和古代聲學文化，旨在探明各類聲學建築的技術互動，揭示戲曲表演與古戲台表演環境之間的聲學關係。

研究方法上，古建聲學基於文獻梳理和田野調查，從技術、藝術、歷史等多個維度，對研究對象展開幾何測繪、聲學實測、建模仿真、原理分析和文獻考證的多重互證，挖掘聲學古建築的科學價值，提升其歷史價值和文物價值。