EL NUEVO SONIDO DEL VIOLÍN
REVISTA MUY INTERESANTE
ÁLVARO DE ARCOS
MUY INTERESANTE (muyinteresante.es), ESPAÑA, MAYO 1988
ORIGINAL


¿Puede la ciencia crear un violín que supere a los míticos Stradivarius? La doctora Carleen Hutchins cree que sí. Sus instrumentos, en cuya fabricación participa la electrónica moderna, son considerados por unos como perfectos. Para otros, han profanado una tradición centenaria.

Presentación

La investigadora Carleen Hutchins no necesita presentación alguna, su enorme obra es, además de ejemplo para quienes piensan que siempre es tarde para comenzar, harto elocuente.
        Sólo deseamos observar cosas del artículo en sí mismo. Es claro que no fue escrito por persona de buen dominio en materia acústica ni violinística. Empero, decidimos publicarlo en virtud de su forma atractiva, breve y aceptables fotos color. Como resultaba imposible dejarlo como lo tenemos en archivo, por la gran cantidad de aclaraciones faltantes, pensamos que lo mejor era realizar notas al pie y alguno que otro oportuno paréntesis; saben nuestros lectores que jamás tenemos la idea de alterar los argumentos originales, cuando ello ocurre producimos un nuevo trabajo.
        Hecha la obligada salvedad, quedan ustedes en presencia de uno de los seres notables del siglo XX.

Presencias, Buenos Aires, mayo de 2003

El nuevo sonido del violín

Carleen Hutchins en pleno trabajo de medición
La madera de los violines es cuidadosamente cepillada antes de proceder al ensamblaje de las dos partes que componen su cuerpo. Su grosor debe ser exactamente de una décima de milímetro.

        Cuando Carleen Hutchins [1] tocó por primera vez en su vida un instrumento de cuerda tenía 37 años, un título en biología, otro en educación, y varios años como asesora científica y autora de libros infantiles de divulgación. Pagó 75 dólares por aquella viola y comenzó entonces una carrera musical que la ha convertido, a sus 76 años, en la persona que ha revolucionado el mundo del violín con sus sistemas de fabricación de instrumentos.


        Las opiniones sobre su trabajo están divididas: para unos es la Stradivarius [2] del siglo XX. Para otros, en particular los fabricantes de violines que continúan empleando viejas técnicas, es una intrusa que ha corrompido una tradición de siglos.

Admiración y polémica son el resultado del trabajo de Hutchins. Al haber desarrollado por sí sola sus investigaciones, Carleen Hutchins nunca ha recibido apoyo económico. Su laboratorio está instalado en su propia casa, donde vive con su marido y con un cuervo como mascota. Su trabajo se ha sostenido gracias a donaciones particulares y a los beneficios obtenidos con la venta de sus instrumentos, que pueden costar hasta 15000 dólares.

        La pasión de Hutchins la llevó a estudiar durante ocho años el arte de la elaboración de violines y demás instrumentos de su clase, pero no llegó a terminar el período de aprendizaje necesario para ser reconocida oficialmente como graduada en esta especialidad. Asimismo, pasó veinte años estudiando acústica de los instrumentos musicales con su maestro, el físico Frederick Saunders de la Universidad de Harvard, pero, al no hacerlo directamente en la universidad, no obtuvo ningún título. No le importa. Durante cuarenta años se ha dedicado a esto, fabricando diversos instrumentos para corroborar sus descubrimientos. En ese tiempo no ha recibido una sola subvención y ha pagado sus investigaciones por medio de la venta de sus violines (que cuestan entre 5000 y 15000 dólares) y donaciones privadas. Al no tener contactos con las universidades, tiene el laboratorio en su casa de New Jersey. Tampoco eso le importa. Se siente contenta con su trabajo. "El violín es el fenómeno acústico más sorprendente jamás producido por y en el sistema nervioso humano. Dudo que lleguemos a resolver completamente sus misterios... y la verdad es que espero que no lo hagamos".


Vibraciones de primera calidad. Los buenos violines vibran de un modo muy concreto. La electrónica ayuda a Hutchins a descifrar estas pautas de vibración.

        Aunque la fabricación de violines llegó a su máximo esplendor en el siglo XVIII, gracias a la labor de Giuseppe Guarneri y, sobre todo, de Antonio Stradivarius, ya existían a finales del siglo XVI. Sus preliminares se hallan en diversos instrumentos de arco del Renacimiento, la mayoría con caja cuadrada o en forma de pera. La llegada del violín los condenó a la extinción, gracias a las modificaciones introducidas en su diseño.


        Una de ellas era su forma sinuosa, de reloj de arena, que permitía que el arco llegara más fácilmente a todas las cuerdas, haciéndolo más sencillo de tocar. La ausencia de esquinas y ángulos rectos aumentaba el sonido, pues el aire no encontraba obstáculos a su paso por el interior del violín. Pero la mayor innovación se realizó en el esqueleto del instrumento. Si se mira por uno de los dos agujeros de resonancia en forma de efe situados en la parte frontal de un violín, puede verse una tira de madera que, colocada bajo la cuerda más baja, lo recorre en toda su longitud. Es la llamada barra armónica [3]. En los antecesores del violín, esta madera pasaba directamente por el medio del instrumento, haciéndolo perfectamente simétrico. Cuando se utilizaba el violín, el aire entraba y salía por los dos agujeros de igual manera, y las ondas sonoras chocaban entre sí y se anulaban mutuamente, debilitando el sonido. La innovación consistió en mover esta barra hacia un lado. Con esto, y con un pequeño pilar de madera colocado en el lado opuesto [4], el violín se hizo asimétrico, lo que impedía que chocaran entre sí ondas de sonido idénticas. Ahora el aire corría libremente por el interior. Si se pone la cara frente a uno de los agujeros en forma de efe cuando alguien está tocando, se sentirá una suave brisa que se convierte en sonido.


De un pequeño laboratorio surge una nueva generación de violines. La combinación de la artesanía a la hora de fabricar el instrumento, y de la electrónica a la hora de examinar su rendimiento, han permitido a Carleen Hutchins conocer a la perfección las características de sus violines, e incluso crear un nuevo tipo de instrumentos de arco: los octetos.

        Pero el examen y la construcción científica de estos instrumentos han sacado a la luz algunos aspectos de los mismos que parecen no tener ninguna razón de ser, incluso en los míticos Stradivarius. Por ejemplo, su tamaño: ¿Por qué aquellos violines tenían que medir necesariamente 36 centímetros? [5] Al parecer, el motivo está en que las antiguas cuerdas, fabricadas con tripa de gato, se hubieran roto si el mástil hubiera sido más largo. Además, parece ser que Stradivarius basó parte de las proporciones de sus instrumentos en unas medidas creadas por los antiguos griegos y consideradas por ellos como el patrón de la perfecta armonía y belleza visual. Es decir, que es posible que las dimensiones de un Stradivarius se hayan basado más en la estética que en una función práctica. Así que son varios los que se han atrevido a decir que la fama de que gozan estos violines no es para tanto [6].
        Esto puede parecer una irreverencia, pero hemos de tener en cuenta que, para un físico, un violín es ante todo un objeto de estudio, un sistema de producción de vibraciones, como el resto de los instrumentos musicales. Cuando el arco pasa por las cuerdas, cada una de ellas vibra de muchas formas diferentes al mismo tiempo. Pero el sonido generado por esas vibraciones sería inaudible si el cuerpo del violín y el aire en su interior no vibran de idéntico modo. Y los mejores violines vibran de maneras muy específicas. Hutchins ha sido la primera persona en definir con exactitud algunas de estas vibraciones.
        El método que empleó para ello estaba inspirado en la labor realizada por Félix Savart [7], físico del siglo XIX, que en 1830 se hizo la siguiente pregunta: ¿Qué sonido poseen la parte frontal y trasera de un violín antes de ser unidas? Para averiguarlo, llevó a cabo un experimento que hoy sería imposible de repetir: desmontó una docena de Stradivarius y Guarneris, a los que aplicó una técnica desarrollada por otro físico, Ernst Chladni [8], para ilustrar cómo se movían las ondas sonoras a través de una superficie sólida. Chladni había tomado una plancha de metal sujeta a un tornillo de banco, la había rociado con polvo y la había hecho vibrar pasando un arco por el borde.

A veces, la música desplaza a la investigación. Aunque músicos profesionales han utilizado -y aprobado- sus instrumentos, Hutchins disfruta haciéndolos sonar ella misma para comprobar su sonido. Pero no sabe tocar el violín: sólo la viola.

        El polvo saltaba en las zonas que más vibraban y se posaba en aquéllas que permanecían casi inmóviles. El resultado eran unas manchas características (similares a las del test psicológico de manchas Rorschach, y quizá por ello llamadas manchas Chladni [9]), que variaban según la frecuencia de la vibración, el espesor de la plancha de metal, y otros factores.
        Más de un siglo después, Hutchins continuó con este experimento: utilizando un generador electrónico de tono en vez de un arco, y polvo brillante del que se usa como adorno navideño, examinó las partes frontal y trasera de unos 200 violines (que obviamente no eran Stradivarius) desmontados durante veinte años. Descubrió que cada una de las maneras en que los violines vibraban generaba una característica mancha Chladni, y que los violines de mayor calidad vibraban prácticamente de la misma manera cuando se los sometía a los mismos sonidos. Si la superficie era demasiado delgada o demasiado gruesa en algunos lugares, la vibración era diferente.
        Esto es un principio que siempre han conocido los fabricantes de violines, pero sin llegar realmente a entenderlo. El método tradicional era golpear suavemente las dos partes del violín en puntos estratégicos y hallar el grosor correcto guiándose por el sonido de los golpes. Pero esto sólo estaba al alcance de oídos muy entrenados. El sistema de Chladni no sólo hace mucho más fácil este proceso, sino que elimina el margen de error humano.
        Una vez que se ha ajustado el tono de ambas partes, hay que enfrentarse a nuevas vibraciones, pues el instrumento y el aire que circula por su interior vibran de manera distinta. Sobre esto, Hutchins ha descubierto que el sonido de un violín se enriquece si la frecuencia más baja en la que vibra la madera es idéntica a la frecuencia más baja a la que vibra el aire de su interior. Con las dos partes aún sin ensamblar, las dos frecuencias pueden ajustarse cambiando la masa o el grosor de la madera. Como demostración, Hutchins toca uno de sus instrumentos en el que las vibraciones están deliberadamente desajustadas. El sonido es bueno, pero no es nada fuera de lo normal. Entonces, coloca un trozo de arcilla al final del mástil [del lado de la tapa] que incrementa la masa del cuerpo, reduciendo la frecuencia de sus vibraciones y ajustándola a los de la cavidad del aire. Como por arte de magia, el sonido mejora de modo notable.
        Tantos años trabajando en este campo han impulsado a Carleen Hutchins a crear sus propios instrumentos, a los que ha bautizado como octetos. Los ocho miembros que componen esta nueva familia son versiones a escala del violín, y su tamaño varía de un diminuto tiple a un enorme contrabajo. Y una característica: todos tienen el mismo timbre que el violín.
        Crear estos nuevos instrumentos no fue tarea fácil. Hutchins recurrió a la ayuda del ingeniero electrónico John Schelleng. ¿Por qué? Porque la energía electromagnética, al igual que el sonido, existe en forma de ondas, y todo fenómeno natural en forma de ondas tiene las mismas cualidades y obedece a las mismas ecuaciones. De modo que Schelleng adaptó estas ecuaciones, creando una serie de leyes de escala para los violines que indicaron a Hutchins las dimensiones y el peso que debía tener cada instrumento. Por supuesto, la opinión de los músicos es vital para el futuro de estos nuevos instrumentos, y para conocerla Hutchins ha organizado pequeños conciertos en su laboratorio, donde cuatro miembros de la Orquesta de Filadelfia -Nancy Bean al violín, Irving Segall a la viola, Lloyd Smith al cello y Roger Scott al contrabajo- probaron los violines y octetos. La opinión general fue, cuanto menos, satisfactoria. Bean encontró el violín muy sencillo de tocar y dijo que podría convertirse en un instrumento de gran calidad: "Tiene todas las cualidades necesarias". Segall manifestó su intención de probar la viola en la orquesta, y Smith dijo que, aunque no acababa de estar satisfecho con el violoncello, podría ser adecuado para música de cámara. Pero el equivalente al cello en la familia de los octetos le satisfizo mucho más. "Tocar con él resulta muy divertido".


Cuarenta años de trabajo doméstico. La doctora Hutchins, entre su marido y sus creaciones. Comenzó a los 37 años y hoy, a sus 76, está dispuesta a continuar.

        Como ocurre en todos los violines, el tiempo juega en su calidad un papel decisivo. Nadie sabe explicar la razón, pero cuanto más se toca un violín, mejor suena. Algunas teorías sugieren que las décadas de vibración que pasan por su cuerpo combinadas con la oxidación natural, puedan alterar la estructura celular de la madera. Sea cual sea el motivo, los violines de Hutchins necesitarán aproximadamente un siglo de uso para comprobar si su calidad es en efecto tan buena como parece. Hoy, dos siglos y medio después de la muerte de Antonio Stradivarius, parecen haber surgido unas creaciones capaces de arrebatarle el pedestal de fabricante supremo de instrumentos de arco. ¿O quizá no? Es posible que sean los nietos de los concertistas de hoy quienes tengan la última palabra.

Apéndice

La física de las cuerdas

        Cuando un violinista desliza el arco del violín a través de una cuerda, la hace vibrar. Cuanto más larga sea esta cuerda, o menos tensa esté, la vibración será más lenta y el tono que escuchemos, más bajo. Y cuanta más fuerza y rapidez se empleen en el manejo del arco, cada vibración será mayor y cada sonido más fuerte.
        El efecto más evidente es que, como muestra el dibujo, toda la cuerda oscila con las vibraciones de un lado a otro (1).


        Este movimiento genera un tono llamado fundamental, que es, con diferencia, el que nuestros oídos perciben más fácilmente: cuando un músico toca un Do, el fundamental está también en Do.
        Pero ésta es únicamente la pauta más simple en que puede vibrar una cuerda cuando la pulsa un arco. Al ser tan flexible, oscila simultáneamente de muchos otras formas, y todas ellas están en una relación aritmética simple con el tono fundamental.
Una de estas pautas de vibración es, como se ve en la imagen, la cuerda comportándose como si estuviera dividida en dos y vibrando por lo tanto en dos curvas (2).
        Debido a que cada uno de los dos segmentos tiene la mitad de la longitud de la cuerda, la frecuencia de las vibraciones es el doble que en el tono fundamental, y el tono es una octava más alto. La cuerda oscila como si estuviera dividida en tres (3).
        Y, del mismo modo, como si estuviera dividida en cuatro, en cinco partes, etcétera. Todas estas frecuencias adicionales y simultáneas reciben el nombre de armónicas. Aunque un oído no entrenado no suele ser consciente de ello, escucha ocho o nueve de estas frecuencias, presentes dentro de cualquier tono, antes de que pasen a la categoría de inaudibles, donde nuestro sentido auditivo no puede ya percibirlas.
        ¿Pero cuáles son los sonidos que oímos realmente en este universo de frecuencias? Para empezar, el cuadro es aún más complicado que lo que hasta aquí hemos expuesto: el movimiento de la cuerda hace que el puente y todo el cuerpo del instrumento vibren también, todos en diferentes e inacabables pautas, junto con el aire de su interior. Cuando la frecuencia de algunas de estas pautas es la misma que la frecuencia de alguna de las pautas de las cuerdas -o un múltiplo exacto de ella- sonará el tono correspondiente a la misma. Es este complejo de ondas de sonido lo que hace que un violín suene así.

NOTAS
1. Carleen Maley Hutchins nació el 24 de mayo de 1911 en Springfield, Massachusetts, Estados Unidos. Pueden ampliarse datos biográficos y de trabajo en:
www.catgutacoustical.org/people/cmh/ (en inglés).
2. Antonio Stradivarius (1644-1737) nació en Cremona, Italia. Heredero de las tradiciones cremonenses de construcción de instrumentos de cuerda frotada de su maestro Niccolò Amati (1596-1684), y llevó su oficio a la perfección. Realizó varios cambios en las proporciones de los instrumentos, en especial del violín. El secreto de su incomparable maestría sigue siendo difícil de explicar. Hay algunos que residen en el barniz que utilizaba pero esto es objeto de controversias. Entre 1700 y 1725 realizó sus mejores instrumentos. Hoy se conservan numerosos ejemplares de sus violines, pero son más escasos los violoncelos y las violas. Los violines son, por encima de los de cualquier otro constructor, los instrumentos más buscados por los intérpretes, con la única excepción de los de su contemporáneo Giuseppe Antonio Guarneri, conocido como del Gesù (1698-1744). Tuvo once hijos, dos de los cuales, Francesco y Omobono, trabajaron con él y continuaron fabricando instrumentos.
3. Se trata de la cadena.
4. Se refiere al alma, pieza vital del violín que toca tapa y fondo.
5. Longitud de tiro o longitud vibrante, es decir el trayecto entre el puente y la ceja.
6. Creemos que el lector debe olvidar esta frase.
7. Félix Savart, físico francés (1791-1841). Se le deben varios descubrimientos, entre ellos el mecanismo de la voz humana. Una de las medidas interválicas más empleadas lleva su nombre.
8. Ernst Florens Friedrich Chladni, físico alemán (1756-1827). Un hombre prolífico que, además de sus famosas figuras, nos legó algunos instrumentos musicales y sobre todo teoría física, en varios campos, de primer nivel.
9. Más concretamente "figuras de Chladni".