《歌唱的解》——声音背后的科学与艺术系列连载⑥

换声的突变：歌唱中的分岔、混沌与训练临界点

马金龙

（中国科学院，长沙市老干部大学艺术团）

有人形容“换声区”是歌唱道路上的一道暗门：

轻则“声音发虚”、断层明显，

重则“高音破音”、音色坍塌、共鸣丧失。

但也有一天，它突然“通了”：

声线连贯、音色统一、转换自如。

这一跳变，不是魔法——是非线性动力系统的临界行为。

一、换声：从“声区”到“结构跳变”

“换声”（register transition）是每一位歌者都会面对的问题。

我们通常将声音划分为不同“声区”：胸声、混声、头声、哨音……

但这些分类其实只是结果，其背后，是生理结构与动力系统状态的跃迁。

科学研究表明：

换声并非简单的音高变化，而是整个发声系统在特定控制参数变化下发生“状态突变”的过程。

二、“非线性突变”：从连续到不连续的跳跃

我们以非线性动力学的视角重新审视换声，会发现：

这并不是一个“平滑连续”的过程，而是一个分岔点（bifurcation）现象。

🎯 什么是分岔（Bifurcation）？

在数学上，分岔是指：

当系统控制参数缓慢变化时，系统状态会在某一点突然“分裂”成两个或多个可能路径。

就像一条河流流到分岔口——前一刻还在同一轨道，后一刻就分为两支（图6-1）。

图6-1  声门分岔图

在歌唱中，这样的“分岔现象”非常常见：

这些现象的共同点是：小输入→大变化，即高度非线性系统的典型表现。

三、声门系统的混沌行为：为何“高音唱不过去”？

根据 I. Titze 和 S. Herzel 等人对声门动力学的研究，声门在特定气流压力和肌肉张力条件下，会经历以下非线性过程：

1. 周期性震荡（稳定）

2. 倍周期震荡（频率不稳）

3. 准混沌震荡（声带脱相）

4. 混沌爆发（破音、跳音、音色解体）

换句话说：

当训练者尝试“逼近高音”时，如果没有控制好声门激发与声道共鸣之间的协同关系，就可能进入系统的混沌区。

这也是为什么：

• 有时“越用力越唱不上去”；

• 有时“气一冲，反而崩了”；

• 有时“同样的方法，今天奏效，明天失灵”。

这些都不是“情绪”问题，而是系统动力失稳。

四、“训练临界点”现象：为何有天你“突然唱通了”？

我们也常听见这样的声音：

“练了几个月都没什么突破，结果有一天突然通了，声音就飞出来了。”

这种“突破”现象，其实正好与“混沌崩解”相对：

是在反复尝试、反馈调节与系统学习中，状态变量逐步靠近“稳定吸引子”，最终进入新的系统态。

用动力学语言表达：

• 初期训练：系统处于多个“声区”之间震荡，找不到稳定路径；

• 中期阶段：系统逐渐靠近“共振–声源锁定”的吸引子；

• 临界瞬间：进入新轨道，稳定出现“混声”或“高声区”状态；

• 后期稳态：形成记忆路径，重复进入该态变得容易。

这不是“技巧熟了”，而是系统态跃迁后，进入了新的稳定能谷。

五、“声音吸引子”：换声训练的目标不应是“过渡”，而是“吸附”

在本书理论框架中，我们将声音系统中的“稳定发声状态”称为：

吸引子（attractor）——系统自然趋近的稳定轨迹。

将声区理解为“多个吸引子”，换声就不再是“强行跨越”，而是从一个吸引子轨道平滑过渡至另一个轨道（图6-2）。

例如：

• 胸声状态 → 进入“高声压吸引子”；

• 混声状态 → 进入“共振锁定吸引子”；

• 头声状态 → 进入“轻闭声门–高F₃调谐吸引子”。

图6-2  状态跃迁吸引子图

训练的目标，就是通过调控控制参数（如气压、喉位、舌位、声门张力等），使系统从原有状态“滑入”目标吸引子轨道。

六、训练建议：如何引导换声中的“临界转化”？

关键提示：不必消除换声，而应使其“结构化”“策略化”“系统可控化”。

七、结语：换声，是一次系统的“突变”，更是成长的“跃迁”

“换声”不只是“过一关”，它其实是整个发声系统从一种复杂耦合状态，跳跃进入另一种稳定结构的过程。

你感受到的破音、断层、挣扎与突破，

其实正是你身体中那台声学–神经–认知耦合系统在进行一次非线性重构。

这不是失败，而是重组的前兆；

这不是拦路虎，而是系统发出的通关信号。

所以，请相信——

每一次“唱不过去”的时刻，

也许正是你“即将进入新吸引子轨道”的起点。