山西大学教授杨阳十八年来考察三千多座古建筑——揭开古建里的声学奥秘（赓续历史文脉·探寻古建智慧）

介休后土庙古戏台屋脊。

马睿姗绘

杨阳在介休后土庙古戏台演示声学原理。

王 帆摄

介休后土庙古戏台全景。

王 帆摄

高平二郎庙古戏台。

马睿姗绘

仰望飞檐斗拱直指天际，触摸青砖黛瓦沉淀时光……从山西古戏台里的声学智慧，到徽州古民居里精巧的防火设计，再到天津独乐寺的抗震奥秘，中国的传统建筑不仅是凝固的历史标本，更是用土木和金石写就的文化典籍。每道飞檐都折射出中华优秀传统文化的精巧构思，每根立柱都潜藏着古代先民的营造智慧。

今起，本版推出“赓续历史文脉·探寻古建智慧”系列报道，走近太行山脉的褶皱深处、皖南水乡的层层院落、华北大地的木构建筑，记录专家和团队揭示古建筑背后秘密的故事。

——编  者  

人物小传

杨阳，1978年生，山西太原人，山西大学科学技术史研究所和音乐学院教授、博士生导师，关于古代建筑声学的国家社科基金冷门绝学研究专项首席专家。2017年开始钟鼓楼声学研究，2023年进行原生表演声环境研究，2025年牵头制定中国传统戏台声学测量的术语及测量指标。

“啪啪……”在山西省介休市后土庙古戏台的后台站定，山西大学教授杨阳拍了拍手，然后走向“凸字形”前台，再次拍手，静听两次声反馈的强度。这是他十几年来实地探访古建的习惯。

北京天坛回音壁、钟楼，山西永济市普救寺莺莺塔……声学古建筑是中国古建筑的特殊类型之一，包括古塔、古戏台、钟鼓楼等，为了让传声的效果更好，这些古建筑利用台下设瓮、墙上设瓮、后台设洞等建造方式，形成混响、共振、隔声降噪等效果，达成“十有余里，莫不耸听”的声学效应。

然而，这些技术几乎没有史料记载，唯有民间口口相传。18年来，杨阳实地考察了3000多座古建筑，希望通过自己的研究，让湮没于历史长河中的古建智慧为今人所知。

实地探访，揭示“山西唱戏陕西听”的声学原理

在山西省临县的碛口古镇，重檐歇山式灰瓦顶的山门下，坐落着黑龙庙古戏台，戏班正在台上唱着晋剧《打金枝》。昔日没有音响设备的时候，观众是如何听清台上声音的呢？

2012年，杨阳来到碛口黑龙庙山门戏台考察，院内有完整的17孔窑洞和两个半孔的窑洞，听当地村民讲，这个戏台很不一般——窑洞内外的声音效果不一样，演员唱戏不费力，甚至能达到“山西唱戏陕西听”的效果。

窑洞内外的声音效果如何能做到不一样？杨阳搬来锣鼓，分别在上午10点和晚上8点模拟唱戏时的锣鼓声，在庙院内和碛口镇的不同点位试听效果，并利用声学分析仪测量声音、分析音频。

他发现，原来戏台内顶和后山墙能形成一个声罩，将戏台声音传向庙院内，庙院的正殿等建筑再将声音反射回院内，并传入台底的窑洞。在大小厢房以及戏台下的窑洞内，杨阳都能听到与院子、看台处不同的声音，窑洞中声音的音质发生变化，甚至比窑洞外的声音还清楚。窑洞作为“天然音箱”，形成不同声部的高低音共振，增强了戏台声音的声强。

“山西唱戏陕西听”的效果是怎么实现的？村民的一句土话——“吃风圪梁上”，让杨阳有了思路。黑龙庙位于卧虎山半山坳，在凸出的山脊上风更大，且庙前方没有高大的建筑物和吸声体，声音在晋陕峡谷中顺风传播。峡谷中石滩遍布，风、石头、水等吸音系数低的传播媒介都有利于声音传播。如此一来，悠远的唱戏声回荡在峡谷，就传到了对岸陕西的村庄。

“古戏台形制、结构的设计考虑到了演出视听效果需要，是建筑艺术与声学技术的融合，这就是古人的营造智慧。要探寻其中的奥秘，必须有一定的科技史、音乐学、建筑学、声学等学科知识，还要一遍遍实地探访。比如为了研究黑龙庙古戏台，我前后去了8次。写平遥朝山庙古戏台的论文，从发现到写完一共现场考察了17次。”杨阳说。

实验验证，提升研究方法的科学性

2017年，杨阳带团队前往山西省高平市的二郎庙古戏台考察。经2008年修缮、增砌后，古戏台的山墙形成一面观形制。“一面观形制是宋金元戏台声学技术演进的最后节点，二郎庙建于金代，金代建造的古戏台建筑形制应为四面观或大三面观。”杨阳说，二郎庙古戏台一面观的形制，改变了原本的声学特性，源于不恰当的文物修缮方案。

杨阳深感研究的紧迫性：“古建声学研究的缺位，影响了现代人对古建筑结构的理解，一些古戏台的修缮只在外表上‘照猫画虎’，没有考虑到对其声学功能的保护。”

科学保护，离不开科学的研究方法，需要将田野实测和实验室仿真模拟的研究方法结合起来。

在研究“墙上设瓮”古戏台时，瓮的测量方法、评价方法一直无法确定。杨阳联想到自幼学小提琴的经历：“既然乐器有不同的形制，会影响发声、扩声的效果，那么古戏台是否存在同样原理？”于是，杨阳进行了田野实测，把戏台里的瓮当作小提琴的共鸣箱，进行声学测量。在原址附近的露天空地上，摆上几个陶瓮，在距瓮口0.2米处放置测量麦克风和声学分析仪，播放扫频信号后，分别测量陶瓮腔体发声振动的频率，证实瓮具备助声效果。

仅基于田野实测，无法排除多变量的影响：有的地方台顶影响很大，有的地方侧墙影响大，杨阳决定引入实验室仿真模拟的研究方法。

在山西大学中国古戏台声学实验室里，博士生翟晓多正伏在电脑前，将古戏台的“八”字形音壁三维数据“打包”导入专业软件，便可实现对八字音壁的反射系数和声学特性的测量。对比各项数据后，她发现倾斜角度为45—60度，且八字音壁上存在歇山顶造型的时候，戏台的整体传声效果最佳。

“今年，我们还计划将古戏台、钟楼等比例还原成古建筑模型，放置在全（半）消声室里，以不同建筑构件为单位进行声学测量，实验结果跟仿真模拟实验相互验证，进一步提升研究方法的科学性，努力为更多古建筑的修缮提供更科学的方案。”杨阳说。

多学科融合，阐释我国声学古建筑独特魅力

穿过介休市的后土庙院落，始建于明代的古戏台迎面而立，重檐歇山顶上满覆黄绿色琉璃瓦，翼角高低错落，台顶上黄绿红三色脊刹和宝塔，在正午的日头下发出微光。

在杨阳看来，影响中国古戏台声学效果的因素之一便是原生表演声环境。他走到八字音壁前说：“你看，八字音壁像个大喇叭，把原本传到两侧的声能，全部反射到观众席上，中国古戏台中很早就应用这项技术了。”

1953年，中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员汤定元研究北京天坛回音壁的声学特性，开启了我国古建筑声学的研究。33年后，山西大学科学技术史研究所教授高策接续汤定元院士的研究，揭示了普救寺莺莺塔“普救蟾声”效应的奥秘。杨阳正是高策的学生，古建声学研究的接力棒落在他的手中。

“古人采用的声学技术经历了由繁入简的过程，很有我们民族的特色。然而，古戏台声学研究的测量和评价标准很多时候依旧沿用国外音乐厅的指标和方法，一些古代的声学特性和审美偏好就难以表达出来。”杨阳说。

建成具备中国特色的古建声学学科体系，还要走多远？

杨阳认为，“要靠两条腿走路”。“一条腿”是阐明各种助声技术原理。在中国古戏台半开放声场生成的助声技术，能反映中国特有声场创造的独特之处。

表演声环境研究是“第二条腿”。杨阳认为，戏曲与古戏台相互依存，但戏曲表演研究与古戏台研究却“分道扬镳”。2023年，他带领团队基于文、理、艺、工等多学科交融的视角，开启古戏台原生表演声环境研究，搭建起古戏台与传统戏曲研究的桥梁。

今年，中国声学学会已经批准杨阳牵头制定传统戏台声学测量指标标准等。“未来，我们将继续扎根本土，阐释我国声学古建筑的独特魅力，让古建筑焕发新的生命力。”杨阳说。

延伸阅读

古建声学研究什么，怎么研究？

古建声学是研究中国传统声学建筑声科学的新型交叉学科，其研究对象包括古塔、古戏台、钟鼓楼、古代桥梁等声学建筑，同时涉及乐器声学、歌唱声学、表演声环境和古代声学文化，旨在探明各类声学建筑的技术互动，揭示戏曲表演与古戏台表演环境之间的声学关系。

研究方法上，古建声学基于文献梳理和田野调查，从技术、艺术、历史等多个维度，对研究对象展开几何测绘、声学实测、建模仿真、原理分析和文献考证的多重互证，挖掘声学古建筑的科学价值，提升其历史价值和文物价值。