Hegedûkészítés.
Mesterség vagy tudomány?

Egy hangszerkereskedôtôl hallottam egyszer, hogy "a tudósok embereket küldenek a Holdra, de stradivarit nem tudnak csinálni". Mind a mai napig rejtély, hogy a cremonai kézmûvesek miként jutottak el a tökéletesség olyan fokára, amelyet sokkal tanultabb követôiknek már nem sikerült elérni. De a modern tudomány is kudarcot vall? Aligha. Könnyen elfelejtik, hogy a hegedûkutatók és a hegedûkészítôk nem rakétakutatók, s a felfedezések többsége önfeláldozásból születik a házi mûhelyekben vagy a garázsokban.

Joseph Nagyvary Fotó: Chemistry and Violin Making - Past and Present

Sajnos az egyetemeken és a kutatóintézetekben dolgozó tudósok közül kevesen merülnek el a hegedûk rejtelmeiben.

A hegedûk tudományos vizsgálatához számos akadályt kell leküzdeni. Az elemzéshez szükséges stradivari-mintákat, a lakk- és falemezkéket a Hold-mintáknál is nehezebb megszerezni. A legrégibb hegedûk lakkozásának mintegy kétharmada már lekopott; de próbáljon csak valaki néhány mikrogramm morzsát kérni egy stradivari-tulajdonostól!

Ha a cremonai mestereket egy jól finanszírozott "Apollo-programmal" próbálnánk felülmúlni, a hegedû minden titkának tudományos feltárása akkor is lassú lenne a probléma bonyolultsága és a változók nagy száma miatt. A hangszínt befolyásoló összes tényezôt szerencsére talán mégsem kell megvizsgálni. Azoknak a hangzásoknak a száma, amelyeket még a legvájtfülûbbek is különbözônek érzékelnek, feltehetôen korlátozott. Helyes "munkahipotézissel" a kísérletek száma kellôképpen csökkenthetô.

A hegedûkutatás az utóbbi 150 évben sajnos tévutakon járt. Több száz régi recept és módszer áll ugyan rendelkezésre, de nagyon sokszor a rosszakat választják ki. Ezek közül is talán az a legkárosabb, hogy dióolajat és lenolajat használnak "töltôanyagként", vagyis az új hegedûk fájának átitatására. Megjósolható, hogy a fába bejuttatott gumiszerû anyag csillapítja majd a rezgéseket.

Az irodalom áttanulmányozásából kiderül, hogy a fa kezelésében az utóbbi 200 év során nem az olasz, hanem a francia hatás dominált [1]. Bár a legkörültekintôbb hegedûkészítôk Watin óta, 1772-tôl a lassan száradó olajos lakkokat kedvelték, inkább az alkoholban oldódó, teljesen átlátszó, francia lakkok terjedtek el. A hagyományos olasz hegedûkészítésrôl és a fa kezelésérôl Simone F. Sacconi nyújtja a legjobb történeti áttekintést [2], de a könyv gazdag választékában nem igazítanak el magyarázatok.

A jó hegedû készítését két fô tudományos nézôpontból szokták tárgyalni.
 

A fizikai megközelítés

A legrégibb elmélet egyszerû fizikai modellen alapszik; a XIX. század elején javasolta két francia fizikus, Savart és Chladni. A tudósoknak abban a fényûzésben volt részük, hogy több tucat stradivarit szerelhettek szét, és külön tanulmányozhatták a hegedû hasát és hátát. A lapok számos rezonanciafrekvenciáját meghatározták, és Chladni még a csomóvonalakat is felrajzolta. Követôik nagy figyelmet szenteltek a lapok vastagságának, mert a helyes rezonanciafrekvenciákat elsôsorban ezeknek tulajdonították. Ez a megközelítés a hegedûkutatók generációit ejtette bûvöletbe, és napjainkban is újabb híveket szerzett Carleen M. Hutchins – egy nyugalmazott biológiatanár – és számos követôje. Hutchins sajátfrekvenciákon alapuló elképzelését semmilyen tudományos érvvel nem támasztotta alá, de a Scientific Americanben megjelent írása [3] után gondolatait készpénznek vették. Tulajdonképpen az ô dogmatikus nézeteit hangoztatja egy nemrégiben megjelent akusztikai tankönyv is [4].

A vizsgálatok gyenge pontjára a Wisconsini Egyetem fizikaprofesszora, Jack Fry mutatott rá elôször, 1981-ben, egy televízióadásban. Észrevételeit sajnos nem publikálta. Fry professzor szerint óriási különbség van a kész hegedû és a komponensek között. A hegedû aszimmetrikus, nemlineáris rendszer, és a viselkedése nem jósolható meg az egyes részek egyszerû vizsgálata alapján.

Soha nem éreztem kielégítônek azt a tankönyvi egyszerûsítést, hogy a hegedû rezonáló doboz, amelynek a hegedûláb adja át a rezgést. Nyilvánvaló, hogy a nyak megtoldja a rezonáló rendszert, amely – a libikókához hasonlóan – a húrok mindkét végénél gerjesztõdik. Ezért a nyak és a húrt feszítõ kulcsok fontos szerepet játszanak a hangszín kialakításában. A puszta lapok "hangolásától" tehát még nem lesz jó a hegedû. Sokkal ésszerûbbek azok a vizsgálatok, amelyek a teljes hegedû rezgési tulajdonságait térképezik fel például holográfiás vagy modális elemzéssel. A gyakorlati eredmények azonban még váratnak magukra. Nem a fizikával van baj, hanem azokkal, akik kontár módon alkalmazzák. Mondanom sem kell, hogy Stradivarinak és Guarnerinek nem volt szüksége ilyen módszerekre a remekmûvek elkészítéséhez.
 

A kémiai megközelítés

A kémiai szemlélet szerint a titok a hegedû anyagainak kémiájában rejlik. Ez a megközelítés nem áll távol a hegedûkészítôk hallgatag többségének álláspontjától, de soha nem tett szert akkora tekintélyre, mint a fizikai elméletek.

A cremonai hegedû páratlan hangját elsôsorban a komponensek kémiai/anyagi tulajdonságai határozzák meg, mint ahogy az almáspite íze is fôként az almán múlik. Az alak és a szerkezet persze fontos, de ez a hegedûnél és a piténél is nyilvánvaló. Mindkét esetben egy kevés kémiai és biokémiai anyag határozza meg a hangszínt, illetve az ízt.

Libavius már 1594-ben kijelentette, hogy a kémia szerepet játszik a fém- és fahangszerek készítésében, hiszen "a hang a kémikus keze nyomán születik" [5]. A kémiai elmélet szilárd támaszra lel a modern anyagtudományban, amit azonnal felismertem az 1960-as években, amikor a hegedûkészítés eredetének kutatásába kezdtem Olaszországban. Az archívumok rengeteg információt ôriznek a mesterségekrôl. A szerzôk nem takarékoskodnak a furcsa megoldások leírásával, de a reneszánsz "szakirodalom" közismerten pontatlan és felületes. A változók száma tehát reménytelenül megnôtt. A vegyületek választéka különösen bôséges volt, és az anyagok keverékei vég nélküli variációs lehetôségeket kínáltak. A fa kezelésének történetérôl 1975-re már elég sokat tudtam ahhoz, hogy kísérletekkel ellenôrizhetô munkahipotézist állítsak fel. Néhány ismeretterjesztô sajtóközlemény után elméletemet – kísérleti eredményekkel alátámasztva – többször is elôadtam az amerikai hegedûtársaság konferenciáin és közöltem a társaság folyóiratában [6].

A cremonai hegedûkészítési módszer sine qua non-jaként a következô három anyagkezelési követelményt tételeztem fel: (1) a fa áztatása tengervízben vagy más sós vízben, (2) oldható növényi rost használata töltôanyagként, (3) a töltôanyag és a lakk megkötése nagyon finom ásványi porral. Azt jósoltam, hogy ez az anyagkezelés – ha a hangszert megfelelôen készítik el – a kívánt akusztikus hatáshoz, a bársonyos hang és a fától eredô csillogás kombinációjához vezet. Stradivarinak mind a három feltétel rendelkezésére állt egyszerûen azért, mert a megfelelô helyen, Cremonában élt a megfelelô idôben.

A sós víz hatása valószínûleg a faszállítás akkori módjának köszönhetô, hiszen a rönköket a folyón úsztatták le a tengerhez. A régi olasz hangszerekben ugyan csak elvétve akad tengeri só, de másfajta sók kimutathatók. Ez a kezelés a sejtszerkezet porozitásának (permeabilitásának) növekedéséhez és a higroszkópos sók, például a magnézium-, cink- és kalcium-klorid megjelenéséhez vezet. A nedvesség megkötése miatt a sós vizes kezelés jelentôsen hozzájárul a hegedû bársonyos hangjához.

A kocsonyás töltôanyagot, a második követelményt, valószínûleg az tette szükségessé, hogy a Pó-völgy nedves levegôjén a finom bútorokat meg kellett védeni a penésztôl és a rothasztó gombáktól. Számos írás tanúskodik arról, hogy ezeket az anyagokat jól ismerték. A régi kémikusok sokféle növényi nedvet ajánlottak textíliák és fatárgyak ragasztásához. A gumiarábikummal feltehetôen az íjak merevségét fokozták. A cseresznyefa, a sárgabarackfa és a szentjánoskenyérfa gyantája hasonló: majdnem tökéletesen oldódik vízben, körülbelül 90% hemicellulózt és 10% fehérjét tartalmaz.  Az ôsi, illatos gyanták közül a leghíresebb a mirrha; körülbelül 50–50% hemicellulózt és alkoholban oldódó terpénsavat tartalmaz. (Amikor Stradivari – egy legenda szerint – azt mondta, hogy legnagyobb titka a Bibliában rejlik, talán a mirrhára utalt.) Másfajta vízoldható enyveket használtak és árultak kazár–magyar ôseim a VIII. században: a halenyv még ma is szerepel a mesterek kellékei között. A tokhal hólyagjából készített halenyv nyúlós glikoprotein; vásznak keményítésére használták, és üveg helyett ebbôl készítették az elsô ablakokat. Paracelsus [7] az enyvszerû anyagok egy újabb alkalmazására hívja fel a figyelmet: "keverj olajat a nyálkába, és jó lakkot kapsz". A mai festéstechnológiában elterjedt latex-emulziókat tehát a XV. században – vagy korábban – már ismerték. Milyen elegáns megoldás volt: nem kellett hozzá se alkohol, se terpentin, se benzin – csak víz!

A színes cukorka, ez az itáliai reneszánsz találmány is fôként gyümölcsmézgából és gyümölcscukorból készült. A régi olasz fatárgyak cukorszerû fénye egyáltalán nem rejtélyes; valóban a penész ellen használt cukorkától származik. De az édes anyag szinte hívogatta a szút. Ezért számos korabeli fatárgy, például a milánói hangszerek sora, ma inkább ementáli sajtra hasonlít.

A cremonai hangszerek többsége kétségkívül a rovarirtók bölcs alkalmazása és a töltôanyagokhoz kevert finom ásványi por miatt maradt meg épen. Paracelsus és Libavius írásai számos példát felsorolnak ezeknek az anyagoknak a készítésére és használatára. A középkori fa mûtárgyakban talált mérgezô anyagok bárium-, réz-, cink-, alumínium- és higanysókat, sôt arzénvegyületeket is tartalmaztak! A régi rovarirtók közül talán a bórsav volt a legegyszerûbb és a legkevésbé veszélyes; svábbogarak ellen ma is használják.

A harmadikként feltételezett fontos anyag a finom ásványi por. Elôször egy Guarneri-csellóban mutattuk ki 1977-ben. Azóta sok korabeli cremonai és velencei hangszer fáján és lakkozásában találtunk ásványi rétegeket (a töltôanyag komponenseként). De ki készített kristályport? És miért? A kristályok ôrlésének ötlete az alkimisták orvosságként szolgáló drágakô sójából származhat.

Stradivari és honfitársai elsôsorban olyan ásványokat használtak – például kvarcot, kalcitot és gipszet –, amelyek törésmutatója csaknem egyezik a cellulózt/hemicellulózt tartalmazó mézgáéval. Ezért a töltôanyag és a lakk fénye nem tört meg, hanem tüzesebb lett.

Nemcsak abban kételkedem, hogy a mai hegedûkészítôk, legalábbis 1970 elôtt, értették az alapvetô kémiai folyamatokat, hanem abban sem hiszek, hogy Stradivari tisztában lett volna a jelentôségükkel. Egy szemtanú szerint [8] "a cremonai hegedûkészítôk nem ismerték annak a lakknak a receptjét, amelyikkel a hangszereiket bevonták; ... mindenkinek a patikus készítette el, és a kiváló Antonio Stradivari mindig maga ment el jóbarátjához, a patikushoz, nehogy az edény aljáról töltsék meg az üvegét".

Ez az idézet két okból is figyelemre méltó. Egyrészt a legenda szintjén bizonyítja, hogy az érdem nemcsak a hegedûkészítôké, hanem a helyi patikusé is. Másrészt – amire senki nem figyelt fel korábban – Stradivarinak fontos volt, hogy a hordó fölsô részébôl kapja meg az adagját. Ha a lakkok homogén oldatok lettek volna, ennek a mozzanatnak nem kellene jelentôséget tulajdonítani. De ha a lakk szuszpenzió volt, már érdemes.
 
 

1. ábra. Egy stradivari lakkjának pásztázó elektronmikroszkópos felvétele. Jól látható, hogy az alsó rétegek szemcsések. A fehér szakasz 10 µm-nek felel meg (Fotó © R. Scott)

A leírás összhangban van a mi kísérleti eredményünkkel is, amelyet egy Stradivari-, egy Francesco Ruggeri- és két Guarneri-hangszer egy-egy lakkdarabkájának vizsgálatából nyertünk. Észleléseinket alátámasztják Anna Teetsov és munkatársainak mérései, amelyeket a McCrown Associates világhírû mikroanalitikai mûhelyében végeztek. A réteges mikrokompozitok szerkezete az összes cremonai hegedûben hasonló, de a Stradivari-mintában a részecskék mérete kisebb a többinél; jelentôs részük az egy mikrométert sem éri el (1. ábra). A cremonai minták elemzése nem igazolja Barlow-nak és munkatársainak azt a feltevését [10], hogy Stradivari vulkanikus hamut használt.

Bár a XVII. és XVIII. századi cremonai hegedûkészítôk – és patikusok – vegyszerei javították az akusztikai hatást, a fát nem védték meg kellôképpen. Nem csoda, hogy késôbb olyan kencéket és lakkokat kezdtek használni, amelyek jobban konzerválták a fát. A fényes palást alatt azonban eltompult a húros hangszerek hangja. A mai hegedûk többsége lomha, a gyors játék és a dinamikus váltás fárasztó vagy lehetetlen.

A mesterség kémiai, anyagszerkezeti megközelítése nincs ellentétben a hagyományos nézôponttal, amely szerint a hegedûkészítést a fizika törvényei uralják. Az elôbb említett kompozit töltôanyagok fizikai tulajdonságai eltérnek a kencékétôl: sûrûségük kétszerese a kencékének és száradás után több millió apró darabra törnek. Nem szabad alábecsülni azt a hatást, amelyet a töltôanyag az egyébként puha fenyôfa erôátvitelére fejt ki. Távoli analógiaként képzeljünk el egy nedves és egy fagyott vízzel tele szivacsot; a feszültség–alakváltozás kapcsolat különbsége szembeötlô. (Összevethetjük a szûrôpapír és az enyvezett papír lengetésekor hallatott hangokat is.) Valóban az anyagok különbségén múlhat, ha a vonó húzására a hegedû – nagyfrekvenciás tranziensek formájában – gyorsabban reagál, és a fa nem-harmonikus rezonanciái is megjelennek.
 

Klónozható-e a stradivari?

A Stradivari-hegedûket dicsôítôk tábora általában elfelejti, hogy a stradivari – a Mona Lisától eltérôen – nem egyszeri alkotás. A mester keze alól nem "klónok" kerültek ki, hanem kiváló és kevésbé sikerült példányok. A hegedûk az évszázadok során sokat változtak. A cremonai hegedûk többsége – a virtuóz játékosok igényeinek megfelelôen – a XIX. század elején átalakult a francia hangszerkészítôk kezében.

Az anyagtudományi vizsgálatokkal alátámasztott kémiai tapasztalatok birtokában jó eséllyel láthatunk hozzá olyan hegedûk készítéséhez, amelyek követik a cremonai hagyományt. Ha kiválasztottuk, melyik stradivari vagy "del Gesu" hangját szeretnénk újra megszólaltatni, két éven belül elkészíthetjük a hasonló hangzású, új hegedût. Sokkal nagyobb feladat a kételkedôk meggyôzése. Ha a hangminôség nem határozható meg objektív módszerrel, esetleg évtizedekig kell várni a konszenzus kialakulására.

Szerencsére a hangminôség tudományos eljárásokkal is elemezhetô. A zenei hangok ma már 20 bites digitalizálókkal rögzíthetôk. A gyors Fourier-transzformáció (FFT) matematikáján alapuló számítógépes programok a hegedû bonyolult rezgési hullámait a harmonikusok komponenseire bontják fel. Az FFT-nek az a legnagyobb hátránya, hogy a hangminôség tranziens változásai, például a vibrato kezdetén és alatt megfigyelhetô változások nem állapíthatók meg pontosan. A szükséges adatok összegyûjtéséhez legalább 50 milliszekundum szükséges, de ezalatt számos tranziens effektus kiátlagolódik. A vibrálás egy része tehát elvész. Bár az 50 milliszekundum sokkal hosszabb, mint amire vágyunk, annál az idôtartamnál rövidebb, mint ami a minôség szubjektív megítéléséhez szükséges. A korlátok ellenére 1987 óta több száz hegedû, többek között számos stradivari és néhány guarneri hangját rögzítettük hangjegyrôl hangjegyre, és minden hangjegyhez spektrum-adatbázist gyûjtöttünk.

Hangsúlyozni szeretném, hogy a zenei hang spektruma egy változó grafikus kép pillanatfelvétele, nem állandó ujjlenyomat.

2. ábra. Yehudi Menuhin a szerzõvel és egy "nagyvary"-val 1985-ben

Még ugyanazon a hegedûn sem azonos pontosan két vonóhúzás. A jó hegedûk jellemzésére azonban "konszenzus" spektrumok szolgálnak; a megengedhetô fluktuációk behatárolt tartományán túl kezdôdik csak a gyenge hangminôségnek megfelelô terület. Az új hegedûk spektruma általában még nem felel meg a várakozásnak, de a változók nagy száma miatt ez nem csoda. A hangszer azonban módosítható, a mesterek is ezt a gyakorlatot követik.

A Texasi A&M Egyetemen a hegedûkészítés számos aspektusát vizsgáljuk: a fa kezelését, a kézi és gépi megmunkálást, a töltôanyagokat és az FFT-spektrumokat. A hegedû csak olyan mûveletekkel készül, amilyeneket már a XVIII. században is ismertek. Egyetlen új, szintetikus anyagot sem használunk, mindössze a mûveleteket és azok sorrendjét választjuk ki. Az új hegedûvel azonban nem ér véget a munkánk. Addig javítjuk a hangot, amíg meg nem felel a követelményeinknek. A módosításokkal a hegedû érésének lassú folyamatát egy–két évre csökkentjük. Néhány hegedûnket már használják; az átlagosnál jobb stradivarikkal is kiállják a próbát (2. ábra). A munka részleteirôl elôadásainkon számoltunk be "A stradivari dekódolása: az anyagok, a hang és a titokzatosság" címmel [11].

A legjobb stradivari nem klónozható – sokkal bonyolultabb annál. De megközelíthetô. Maga Stradivari körülbelül 1200 kísérletet tett rá. Nem is rosszak a kilátásaink: a következô húsz évben, amikor a legjobb ötven stradivari a befektetôk széfjébe kerül, megfelelô hangszerekkel pótolhatjuk majd a hiányt. Hogy a legjobb stradivarinak és guarnerinek lesz-e riválisa, továbbra is a hangzás érzékelésének pszichoakusztikai változásain múlik. A tökéletesség mértékének megítélése mindig ízlés dolga marad.

Irodalom

1. Greilsamer, L., Le Vernis de Crémone—Étude Historique et Critique, Paris, 1908
2. Sacconi, S.F., "Segreti" di Stradivari, Liberia del Convegno: Cremona, 1972
3. Hutchins, C.M., Sci. Am., 1981, 245 (4), 126
4. Rossing, T.D., The Science of Sound, Addison–Wesley, New York, 1990
5. Die Alchemie des Andreas Libavius, Verlag Chemie, Weinheim, 1964
6. Nagyvary, J., J. Violin Soc. Am., 1978, IV(3&4), 147; ibid. 1981, VI(2), 54; ibid. 1983, No. 3. 19
7. Waite, A.E., The Hermetic and Alchemical Writings of Paracelsus, Shambhalla Publ., Berkeley, California, 1976
8. Grivel, V.M., Quoted in Ref 1. p 30.
9. Nagyvary, J.; Ehman, J., Die Naturwissenschaften, 1988, 75, 918; Nagyvary, J., Chem. Eng. News, 1988, May 23, p. 24.
10. Barlow, C.Y.; Edwards, P.P.; Millward, G.R.; Raphael, R.A.; Rubio, D.J., Nature (London), 1988, 332, 313
11. Nagyvary, J., American Chemical Society lecture tour, 1994; Material Research Society Symposium, San Francisco, April 5, 1994; Pittsburgh Conference Symposium, New Orleans, March 8, 1995