長笛的演進有四個重要階段。
中世紀乃至文藝復興時期的長笛與中國笛、印度笛或甚世界上許多其他的橫笛一樣，都有六個音孔。一個音階中全部共有12個半音，若以筒音(全部音孔覆蓋的音)為D (為了便於解說，在本文中所有的笛子都以筒音為D來解釋)，那麼六孔笛無法演奏的音有兩個：D#與F。F可以稍稍以指法加上改變氣流角度來吹奏，但總是比較麻煩。因此，六孔笛的F#往往做的偏低(古代長笛如此，中國笛也是如此)，雖然F#要靠演奏技術讓它達到正確的音高，但可以使F易於吹奏。英國、愛爾蘭體系的長笛則放棄F，因此演變出所謂英式指法與歐式(德式)指法的區別，這個區別至今仍保留在直笛上。除了F#之外，古代長笛的C#(音孔全開的音)，也與中國笛一樣，音高略偏低。一方面是純律音律的因素，但另一方面，若是C#準確了，那麼演奏C這個音的指法需要覆蓋較多的音孔，而這在古長笛上所發出的音色不佳。
文藝復興時期的六孔長笛
這樣一把六孔長笛，可以演奏的調性受到限制，而非全部12個大小調都能平等地吹奏。到了巴洛克時期，六孔長笛出現了第七個孔，而這是西方長笛的
第一個重大改變，第七個孔開在右手小指的一端，用以演奏D#。雖然只是一個音孔，但卻至為關鍵。在中國笛的演進裡，第七個孔開的位置是在第五與第六孔之間，用以演奏準確音高的F。西方巴洛克長笛開的第七孔D#孔，其音孔位置無法用小指覆蓋，所以加上了用黃銅製成的按鍵，這是世界上最早加了按鍵的笛子。加上了D#這個音，雖然演奏12個大小調仍然有點難度，但總是勉強可以做到。而最重要的，是D#完成了G大調的關係小調e小調的演奏，這在音樂上是非常便利的，也顯示了東西方音樂在音樂追求上的重大不同。在傳統的六孔笛上要演奏一個大調和其關係小調，可行的調性原本只有C-a、D-b、F-d、A-f#四組，但六孔笛最容易吹奏的G大調上，卻因為沒有d#，而難以實踐其關係小調e小調，直到D#鍵的出現。
這一轉變中除了新加的D#鍵之外，同時還有另一個變革，那就是笛身的分節方式。原本六孔長笛分為兩節，一節笛頭、一節笛身。根據調音需求，兩節之間可以稍稍拉開，來調整笛子因高。這與今日的中國雙節笛、日本雙節尺八意義相同。但這種調音方式，其實只能調整其大概。實際上，拉長了笛頭與笛身的距離，造成的音高改變在各個音上是不均等的。因此在七孔長笛加上尾端的D#鍵時，由於D#孔與D孔之間距離較遠，製笛師傅把尾端一節、包含D#孔的部分與笛身分開，讓笛子調音時除了上端長度可調外，下端也有調整的空間。長笛從此分成了三節：笛頭、笛身與笛尾。普魯士地區甚至更把笛身分為上下兩截，而成為四節的長笛。將笛身分割為二的做法更成為一種典範，後來的長笛在很長的一段時間都將笛身分成二節。
加一鍵的巴洛克長笛(復刻)
加了一鍵的七孔長笛被廣泛接受，流行了超過一百年的時間。但這樣一把七孔長笛仍然有許多的音是需要靠演奏技術來解決的，如G#、A#(Bb)、C#，以及最常用的F與F#。此外，長笛的顫音(兩個音快速地交互替換)也有著侷限，尤其是半音之間的顫音在七孔長笛上仍是不可解的問題。因此，在巴洛克中晚期，西方長笛出現了
第二次的變革，從原本的加一鍵，忽然又多開了四個孔，而出現了加五鍵的長笛，分別是F鍵、G#鍵、Bb(A#)鍵以及C鍵。而這樣的長笛基本上已經大幅降低了演奏音階中的所有半音的難度。
除了音階演奏的改善外，新開的F孔更完成了長笛的超高音(第三個八度)的吹奏。原本的七孔長笛雖然已經可以吹奏到第三個A(A’’)，但是超高音的音階是不完整的，它缺少了第三個八度的F(F’’)，因此長笛超高音在作曲中盡量地被避免使用。這個F’’在加上了F孔之後變得可能吹奏，而A’’也因為加開了G#孔，變得更容易吹奏。五鍵的長笛也拓展了音域的極限，將最高音提高到A#’’。這樣一把五鍵長笛便又在歐洲流行了近百年的時間。
加四鍵的長笛(復刻，無顫音C鍵)
既然長笛可以加五鍵，那麼再增加到六鍵、七鍵以上，也不應是甚麼大問題。因此，西方長笛開始向下與向上拓展音域。在巴洛克晚期，長笛已經向下加長，並增加了C與C#鍵。而向上，在原本音孔全開的C#之上，又多開了D鍵，有些開了D#鍵或是E鍵，以便於顫音與指法銜接。而音樂上也因為這更加自由的演奏技術，進入了浪漫時期。浪漫時期的音樂需要更快速、更複雜的演奏技術。製笛師傅們開始設計各種不同的加鍵方式，改進長笛上的「人因設計」，並且又向下拓展了B鍵，增加音域。百家爭鳴中，最著名的兩個按鍵系統應屬德國的邁爾(Meyer)系統與義大利的契格勒(Ziegler)系統。麥爾系統傳統上有11鍵，簡單且便利，而契格勒系統則較複雜，最多曾經發展到17鍵，許多音都有兩種以上的演奏指法，供演奏家選擇。此外，在英國也出現了五花八門的按鍵設計，在這許許多多的不同系統中，他們都有著兩個共同的設計，一是雙重Bb鍵，另一是雙重F鍵，Bb與F這兩個音都有兩個按鍵，一個由右手演奏、另一個由左手演奏。這種左右開弓的設計的目的在於完成一些困難指法的銜接。
邁爾式長笛 (邁爾製)
這種複雜的按鍵設計除了由音樂上的需要促成之外，另一方面更重要的是工業技術的演進。五鍵長笛以前，都使用黃銅作為按鍵材料，傳統的黃銅因為質地較軟，製作成的長按鍵往往容易變形。當時的解決方式是改用銀，然而銀的價格不斐，且容易氧化，不美觀。此外，按鍵都是固定在笛身的木頭上(在五鍵長笛時代使用木材只有兩種：楓木或是檀木，此外亦有純象牙製的長笛)，並以細黃銅做成的揷梢作為轉軸。在長時間的使用按鍵後，常有木材崩壞的情況。在浪漫主義中晚期，德國人發明了所謂的鎳銀(實際上跟銀毫無關係，只是光澤如銀)，鎳銀也稱為白銅，是主要以鎳、銅和鋅構成的合金。鎳銀不但適合於加工製成按鍵，結構強度也佳，而且不因氧化影響光澤，因此被稱為「德國銀」。直到今日，鎳銀仍然是製作木管樂器按鍵的材料選項之一。
契格勒式長笛(Lidl製，15鍵，鎳銀按鍵)
除了使用材質的改變以外，工業技術也造成了長笛更重要的
第三個轉變，也就是它的生產方式。長笛使用的材料是硬木料，製作時必須倚靠車床。在還沒有現代動力的時代，車床必須靠人力驅動。當時的車床像是一台紡車，用腳踩動來驅動料件的轉動，然後配合刀具加工。由於動力較弱，鑽銑內徑時無法使用刀鋒過長的刀具。當時使用的刀具是一支長鐵棍，鐵棍的前端像是一把被扭曲、邊緣鋒利的湯匙，稱為蝸牛鑽或是湯匙鑽。傳統長笛所需要的內徑是從笛頭向笛尾方向逐漸縮小的「錐形管」，為了加工出錐形管，師傅需要使用許多把鑽頭，然後最後在用手工將管徑調整成需要的尺寸。古代長笛的內徑剖面因此都是橢圓形，而非是車床上加工後留下的正圓，這正是後續手工加工過的痕跡。古代長笛因此是製笛師傅一邊製作、同時一邊試音調整內徑後製成的。
紡車式車床(復刻)
湯匙鑽
在十八世紀，歐洲人開始尋找各種更強力、方便的動力來源。而終於在十八世紀末由瓦特發明的蒸汽機。以蒸汽機作為動力，也形成了一種「集中式工作坊」。各種手工藝師傅集中在一個較大的建築中，建築的一端是蒸汽機房，而蒸汽動力透過轉軸與齒輪或是皮帶被傳送到各個工藝師傅的作坊裡。這種機器動力允許了鑽銑木料時使用長刀具，製笛師傅先用車床車出一把相當於長笛內徑的金屬棍，然後在金屬棍上銑出溝槽，溝槽的邊緣保持銳利，如此，鑽銑長笛的刀具就完成了，不但一把刀具可以解決製作上的需要，還可以改變刀具以修改內徑設計，而不再需要以手工調整。
蒸汽機時代的集中式工坊一角
蒸汽機時代的集中式工坊(玩具復刻)
這種工業加工方式在量產上獲得很大的成功，然而，製笛的水平卻因為省略了試音調整的手工程序，而因此下降許多。此外，由於量產需要，其他的木料也被選用於製作長笛，如非洲紅木、楹木、椰子木等等。由於量產，那個時代的長笛有很多留到了今日，雖然古老，但除了少數製笛師傅保留了手工調音的作品之外，大多不是收藏的優良品。
長笛的水平下降，讓人重新思考機械加工的運用方式。其中最突發奇想的，便是現代長笛的發明者：波姆(Theobald böhm, 1794-1881)。來自巴伐利亞的波姆本人是愛好長笛吹奏的金工工匠，他由自己的金工專長，試著改良自己手中的長笛。在波姆的時代，長笛製作上有兩個重要發明：第一個是環形鍵，環形鍵是一種中空的按鍵，有點類似今日長笛上的開孔鍵，但環形鍵本身不覆蓋音孔，但是可以透過按壓環形鍵來驅動其他的按鍵，早期的波姆嘗試了運用這種機構。第二個重要的發明，是將原本應用在金工裡常用的針型彈簧應用到了長笛按鍵上。針型彈簧其實隨處可見，在日常生活中最常看到的就是別針，但直到波姆，才將這種結構應用到長笛按鍵上。傳統長笛按鍵的彈簧是一片彎曲的薄金屬，固定在按鍵之下，按鍵的力矩運動方向因此是上下運動，而由按鍵長度不同，觸鍵的力矩不同，所需的力量也不平均。改成針型彈簧時，波姆也把按鍵轉軸改向，將按鍵從上下運動改成了轉動，因此在需要長按鍵時，只要加長轉軸，並在轉軸下方增加一個小鉤子來推壓彈簧，轉動的力矩因此保持一致，大大改良了長笛觸鍵。波姆早期的長笛並不太成功，他對於當時長笛所能演奏出不平均的音色十分不滿。最後，他放棄了傳統長笛的「錐形管」，而改成了管徑一致的「圓柱管」作為笛身，並將笛頭改成反向的錐形。使用圓柱管的長笛需要很大的出音孔，這讓波姆長笛發音變大，進而顯得平均。然而如此大的音孔無法以手指演奏，因此，波姆必須在原本用手指覆蓋的所有音孔上都製作按鍵。這一個條件啟發了、也促成了波姆去設計一套全新的長笛指法，而也就是長笛的
第四個變革：波姆系統的長笛，這也是現代長笛的基本原型。波姆長笛的音孔多達15個(不包含低音B孔；波姆製作的長笛捨棄了最低的B鍵)，按鍵更多達二十多個，將長笛製作帶向了精緻金工的範疇。但這樣複雜的系統卻完成了迄今最符合人體工學的長笛演奏指法。
早期波姆長笛(使用環形鍵)
按鍵加上傳統彈簧與針型彈簧的不同運動方式
波姆在設計長笛按鍵時與傳統長笛有一個很大的不同點，傳統長笛長年以來，一直以最原初的六孔為基礎，新增其他的音孔與按鍵。波姆並不這樣思考，他首先為一整個音階列思考最合邏輯的指法應當是如何，然後以設計好指法為基礎，去做機構設計。這自然大大增加了機構的複雜程度，但波姆仍然以他精巧的金工技術以及經驗完成了機構設計。這兩種不同的思維模式造成了甚麼樣的指法區別呢？首先是按鍵的排列線：傳統長笛的六孔排列於一直線上，新增的F鍵也放在這條線上，但G#鍵與低音B鍵須放在長笛外側，用左手小指控制。而Bb鍵、顫音用的C鍵、D鍵等則必須放在長笛內側，用左手拇指以及右手食指指節控制。如此，傳統長笛上的按鍵其實安排在多達三條線上。波姆因為只思考指法，因此所有按鍵(除了左手拇指的Bb鍵外)全部排列在同一條線上。此外，波姆更大膽改動了F#與F的指法，原本按壓F#的指法在波姆長笛上變成了F音，這些設計大大減少了按鍵邏輯的複雜程度。另外，傳統長笛在六孔上「新增」按鍵的概念，是讓這些新增的按鍵在平時是關閉的，只有在需要的時候才打開。但波姆長笛的大多數按鍵在平時是打開的，根據指法和對應的機構設計，才用特定指法將特定的按鍵關閉，這可以理解是在笛子上設計出一種完全人造的「介面」，波姆長笛的演奏家本身若非熟系樂器設計，否則並不知道在他所運用的指法下，究竟按鍵機構發生了甚麼樣的運動。
波姆(右)手持波姆式長笛(金屬製)，其長笛已與現代長笛無太大差異
捨棄了「錐形管」也就捨棄了手工試音調整內徑的必須性，但因為加大了音孔，也必須相對應地加大吹氣孔，這讓長笛的音色與傳統長笛完全不同。因此，雖然波姆長笛在巴伐利亞、法國和美國獲得廣大迴響(但法國著名的長笛演奏家Tulou卻不認同波姆長笛的音色，而拒絕使用)，然而在德國、奧地利、義大利這些音樂重鎮裡，長笛演奏家仍然堅持使用製作精良的傳統長笛。當中，德國長笛演奏家許菲德勒(Maximilian Schwedler, 1853-1940)也嚐試了在傳統長笛上作改良。他本身不是工匠，但是與當時在艾爾福特與萊比錫的長笛工坊合作。許菲德勒首先認為長笛音色不均的問題並非來自於長笛的錐形管，而單純只是製作的精緻度問題。所以他首先改良了錐形管長笛的內徑與音孔設計，解決了長笛音色不均的問題。在長笛音色解決後，許菲德勒想要解決的，是傳統長笛的F#與C#的音準問題。雖然當時的長笛已經透過按鍵初步地解決了這兩個音，但C#仍然偏低，而F#雖然準了，但超高音的F‘‘卻因此偏高。許菲德勒因此在C#與B孔之間又多開了一個孔與按鍵，並用新增在C#與B孔上的環形鍵來驅動其開關，從此在傳統長笛上完全解決了C#的音高問題。此外，許菲德勒首先放棄了在F#的音孔上解決音準問題，他先解決F‘‘。解決了F‘‘後的F#會回到等同於巴洛克長笛的音高(偏低)，此時他採用了前一個世紀法國長笛演奏家Tolou的做法，也另外開了一個F#小孔，但用F鍵連動其開關，此外他將原本在顫音D時需要同時控制C、D兩鍵的複雜指法，運用連動機構改到了右手在E孔與F#孔之間的一個單一的按鍵上，製成了在當代與波姆長笛相抗衡的許菲德勒系統長笛，這個指法構想後來也運用到了後續波姆長笛的改良上。一戰後，他在原本的F#的音孔旁設計了一個小按鍵，用以開關這個新的音孔，而成了著名的「F機構」，並設計了其他一系列的按鍵組合，如將原本長柄的低音B鍵改到了笛尾上。這促成了萊比錫製笛師慕尼希(Mönnig)綜合波姆長笛與許菲德勒長笛，設計出「新式長笛(reform flute)」，F機構的概念也被用來改良波姆長笛。
許菲德勒長笛(一戰前)
新式長笛
盡管許菲德勒最後完成了新式長笛，但他並不捨棄傳統長笛(一戰前的許菲德勒長笛)，他雖然堅決反對演奏波姆長笛，但他並不否定波姆的成就，他也認同波姆系統的人因優勢，但對於一套完全人造的按鍵介面持保留態度，因為他任為長笛上的指法應該隨個人、隨製笛師傅的特色而異，不應統一規範與限制。但許菲德勒認同波姆系統完成了傳統長笛不可能完成的低音長笛(bass flute)的製作。他建議長笛演奏家應該根據音樂需要選用長笛，而不應該因為簡便的波姆系統而放棄傳統長笛獨特的音色。傳統長笛音色圓潤、清脆，而波姆長笛飽滿、厚重，兩者有著音響上完全不同的特質。而許菲德勒的長笛音色迄今仍然影響了人們在德勒斯登、萊比錫地區對交響樂團長笛的音色偏好與講究。
傳統長笛最終還是被波姆長笛取代了，這當中自然有很多可能因素。其一是材質，在一戰以前，傳統長笛或是許菲德勒長笛都是全部木製的，當時甚至流行象牙製的笛頭 (別忘了當時正是歷史課本講過的非洲殖民的時期)。然而一戰以後，人們意識到象牙的使用對非洲生態造成了極大的破壞，開始禁用象牙。許菲德勒困擾於木製笛頭耐用度不佳，因此改用鎳銀管加上硬橡膠製成他的新式長笛。而波姆長笛由於笛身是圓柱管，所以早在他在世時，便已經改成完全金屬製的笛身了(盡管木製的波姆長笛依然流行了一段很長的時間)。在二戰以後，硬木價格更是不斐，而傳統長笛所需要的細緻木工卻無法在金屬上實現。此外，隨著工業化發展與物價上漲，手工藝的成本不斷提高，傳統長笛製作所需耗費的人力成本已經讓它的價格遠遠超過它的品質優勢。除了物質因素外，音樂思維的轉變更是關鍵，相對於巴洛克音樂、古典音樂、浪漫主義音樂對於音色的講究，從十九世紀末到二十世紀的音樂大量地追求交響化，追求宏大、氣勢磅礡的音響效果，長笛受其發音原理的限制，並不是大音量的樂器，加上傳統長笛使用了笛尾所縮小的錐形管與小的音孔，更是在交響樂團中不受現代作曲家青睞，波姆長笛的音量因此在交響化的發展下，說服了後進的長笛演奏家與學習者。而偏好長笛獨奏的演奏家則轉身追求巴洛克時期的古代長笛，因此也引發了古代長笛的研究與復刻潮流。
波姆系統或是許菲德勒系統以及許多其他不下百種的按鍵系統，這些嘗試與設計的促成有兩個很重要的關鍵因素，一是專利的開放性。盡管他們都為自己的設計申請了專利，但是當時的製笛師傅並不樂衷於專利的壟斷，因為他們都知道自己的系統必須配合他人的專利才有發展的可能，如環形鍵的設計在波姆早期和許菲德勒的長笛上都被使用，又如許菲德勒同時採用了傳統彈簧與波姆的針狀彈簧兩種機構。波姆除了自己設計長笛，也幫助其他長笛演奏家去設計自己的長笛，甚至雖然明知一些設計註定要失敗，但仍派出自己工坊裡的師傅去為其它演奏家製作長笛，讓他們能夠真正理解長笛的設計問題。許菲德勒的長笛在其後也有北德與捷克的製笛師進行改良。新式長笛更是結合當代兩大體系的結晶，除了按鍵結合了兩大體系以外，它的管徑設計一方面依照傳統長笛使用了錐形管，但同時採用了波姆的反錐形笛頭，許菲德勒對這一新型設計的結果也是相當讚賞。唯獨新型長笛的製作過於繁複、造價也高，可惜未能流傳。
另一個促成種種變革的關鍵是音律的標準化，在巴洛克時期，歐洲各地用的音高標準各有不同，因此也造成長笛製作上很大的困難。當時的一種解決方案是：製作各式不同長度的笛身來替換。到了邁爾長笛之後，因為按鍵繁複，不再可能為每一個音高製作一支笛身，因此製笛師發明了一個稱為梨形部的關節，接在笛身與笛頭之間，演奏者可以拉長笛頭來降低音高。但這種解決方式下的音高仍然問題很多。到了波姆與許菲德勒的年代，歐洲制定了一套標準音高，以
430 435為a。從此，長笛的音高只需要因氣溫變化的影響來作微調，也從此允許了複雜按鍵的設計。波姆與許菲德勒都把原本分成兩截的長笛笛身重新合併為一，但為了收納方便，仍保留了可拆卸的笛尾。整合為一的笛身不但音色優異，而且發音也更加準確。
波姆的長笛設計圖
盡管波姆長笛改變了長笛的聲音特質，但在後人不斷地改良後，也發展出屬於自己獨特而優異的音色表現，在超高音上更是突破以往的演奏難度，是世界上唯一的金屬橫笛(雖然它在交響樂團中仍然被歸類在「木管樂器」中)。世界上最早為波姆長笛寫成且成名的獨奏曲是法國作曲家德布西於1913年寫成的緒林克斯(Syrinx)，緒林克斯是古希臘神話中的女性，被潘神不斷苦苦追求，最後她逃到河畔，央求水精靈(Nymph)將自己變成了蘆葦。潘神痛心不已，將蘆葦採下製成了潘笛(Pan，一般理解成一種排笛)，是西方神話傳說裡最早的笛子。從古希臘到今日，西方的製笛師傅與演奏家也苦苦追求著一枚心目中理想的長笛，我們不知道這個夢想究竟實現了沒？然而歷史上那些曾經存在的笛子和製笛者的心思都不曾隱沒在歷史之中，在今日長笛上仍能見到一絲痕跡。
潘神與緒林克斯(Anne-Louis Girodet de Roussy-Trioson, 1826)
瑋麒撰稿於2017/10/3夜 於Essen
圖片資料來源:
wikipedia
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