ทำไม "รูรูปตัว f" (F-holes) บนตัวไวโอลิน ถึงต้องเจาะเป็นรูปตัวอักษรโค้งแบบนี้แทนที่จะเป็นวงกลม?

เครื่องดนตรีคลาสสิกตระกูลเครื่องสายที่ขึ้นชื่อเรื่องความไพเราะและกังวานอย่าง "ไวโอลิน (Violin)" มีเอกลักษณ์การออกแบบภายนอกที่โดดเด่นสะดุดตาคือ "รอยเจาะรูปตัวอักษร f ทั้งสองข้างของหน้ากล่องเสียง (Soundboard)" หลายคนอาจจะเคยคิดว่ารอยเจาะรูปตัว f นี้ถูกทำขึ้นมาเพื่อความสวยงาม หรูหรา หรือเป็นเครื่องหมายสัญลักษณ์ประจำตัวของช่างสร้างเครื่องดนตรีโบราณ (Luthier) เท่านั้น ความจริงแล้ว เบื้องหลังรูปร่างโค้งเว้าของตัว f นี้ คืองงานวิศวกรรมอะคูสติกชั้นสูง กลศาสตร์การไหลของคลื่นเสียง (Acoustic Wave Mechanics) และฟิสิกส์การสั่นพ้องของเนื้อไม้ที่ได้รับการคำนวณมาอย่างสมบูรณ์แบบ

ในทางวิศวกรรมเสียง หน้าไม้ด้านหน้าของไวโอลินทำหน้าที่เป็นแผ่นรับแรงสั่นสะเทือนจากสายซอที่ถูกสีด้วยคันชัก แรงสั่นสะเทือนนี้จะส่งผ่านหยอง (Bridge) ลงสู่ตัวกล่องเสียงไม้สนแอมเบอร์ เพื่อขยายคลื่นเสียงให้ออกมาดังและกังวาน หากช่างเจาะช่องระบายอากาศเป็น "วงกลมธรรมดา" ตามหลักฟิสิกส์คลาสสิก รูวงกลมจะทำให้โครงสร้างไม้สูญเสียความแข็งแรงอย่างรวดเร็วเมื่อเกิดแรงดึงจากสายซอ และไม่สามารถควบคุมทิศทางหรือความถี่ของคลื่นเสียงที่สะท้อนออกสู่ภายนอกได้ ทำให้เสียงที่ขับออกมาแบนราบและขาดมิติ

ช่างฝีมือโบราณและวิศวกรเสียงจึงได้คิดค้นและพัฒนาเรขาคณิตของช่องเสียงจนได้เป็น "รูรูปตัว f (F-holes)" ซึ่งมีความอัศจรรย์ทางกลศาสตร์ซ่อนอยู่ ส่วนโค้งเว้าและรอยหยักของตัว f ช่วยให้แผ่นไม้หน้าไวโอลินสามารถยืดหยุ่นและสั่นพ้อง (Resonance) รับความถี่เสียงต่ำและเสียงสูงได้อย่างสมดุล 

นอกจากนี้ ปลายเปิดทั้งสองด้านของตัว f ยังทำหน้าที่เสมือน "ท่อสะท้อนคลื่นความดันอากาศ (Helmholtz Resonance)" ภายในกล่องไม้ ช่วยดึงมวลอากาศและขยายเสียงดนตรีให้พุ่งทะยานออกไปกระหึ่มกังวานทั่วห้องโถง รูรูปตัว f บนไวโอลิน จึงเป็นผลงานชิ้นเอกทางวิศวกรรมอะคูสติกที่เปลี่ยนแผ่นไม้ธรรมดาให้กลายเป็นลำโพงธรรมชาติที่ทรงพลังที่สุดในประวัติศาสตร์ดนตรีครับ