跳跃的音符、宏大的音量、优美的音色、雄伟的气势……一直以来，管风琴作为所有键盘乐器的“祖先”，距今已有2200多年历史，被誉为乐器之王。
然而管风琴进入中国的几百余年来，这个古老的乐器国产化制作却一直进展缓慢。
2019年，大连理工大学机械工程学院的青年教师王小虎副教授注意到了这一点，开始撸起袖子承担了管风琴的设计制作，并于2023年9月制作出了国产首架管风琴。
此时的他因为对音乐比较感兴趣，正在自学钢琴。一次学术交流的机会，让王小虎所在的研究组来了一个德国的课题团队。在聊天的时候，他了解到其中一位科研人员在漫长的飞行旅途中，竟然依靠一本琴谱来消磨时间。
王小虎一听，以为找到了在音乐上志同道合的伙伴，便邀请他到琴房通过钢琴“以音会友”，但是这位同仁却介绍自己除了做科研子之外，还是位管风琴演奏家。
管风琴？这个诞生于公元前三世纪大型键盘乐器他之前闻所未闻。这位德国学者立马热情地向王小虎科普这个乐器，还给他看了演奏的视频。王小虎一下子就被这个古典韵味十足、音色绕梁动人的“大家伙”吸引了。
管风琴分为不同的尺寸，有若干层键盘，还需要同时操控脚踏键盘，一般用于教堂和音乐厅。它能模仿管弦乐器效果，演奏丰富的和声，效果不逊于一支管弦乐队。
这件事给王小虎的内心埋下了一颗种子，他随即到处寻找国内可以演奏的管风琴，但是数量却很少。并且，管风琴并没有实现国产化，国内目前所拥有的管风琴全部都是外国进口的，这个现象吸引了王小虎的注意。
“我了解到，管风琴并不是一个工业化产品，而是定制化乐器，可以说世界上没有两台管风琴是长得一模一样的。每一架管风琴都需要于所在音乐厅的建筑设计、演奏需求、预算等考量来“量身定做”，保证演奏效果，所以很难实现量产。”王小虎告诉《中国科学报》。
并且，管风琴曾被喻为“人类设计和制造最复杂的机械”，从机械设计图纸到落地，都需要大量的相关学科知识与施工经验，其中所需要加工的零部件达数千个，组装过程也十分复杂。
从市场化需求，到技术门槛，再到定制化难度，这些都影响着管风琴的国产化进程。
上学时期的王小虎只能简单了解相关背景，到大连理工大学机械工程学院工作后，他主要讲授流体力学这门课程。
在讲课的过程中，他又想起了古老的管风琴和机械结构、流体力学等知识有着紧密的关系。如果现在我自己动手做一个呢？这个想法在他脑海里挥之不去。
王小虎随即在学院内发起成立了一个“雅颂风琴”工坊，开始着手相关研究。“风、雅、颂”出自我国第一部诗歌总集《诗经》，工坊的命名源自于此。但是如此精密的制作，“单打独斗”肯定难以完成。恰巧大连理工大学实施本科导师制，王小虎有三个选择自己的学生对动手制作乐器这件事也很感兴趣，团队的雏形逐渐搭建了起来。
有了基础团队，王小虎开始组织学生运用机械画图相关技巧，绘制管风琴的草图。
由于在大连，王小虎没有找到完全用音管发声的管风琴，团队最开始只能从视频或者图片出发，一点点绘制。
有时候，他们五六天不分白天昼夜的设计出来一份草图，但是其中还是会存在许多机械搭建方面的问题，他们就全部擦掉重画，一遍遍修改，一般需要经过四五轮的改正。
学院听说了这个工坊，立即给予了很大的支持，将工坊落地在“机械工程国家级实验教学示范中心”。王小虎就将其运营模式像学生社团靠拢，发布了一些“招贤公告”。越来越多的同学听说了这儿有个自己动手的乐器工坊，纷纷加入进来。团队除了机械专业的学生，还有电信、化工等专业，建筑与艺术学院的学生也为管风琴设计了国风元素。
不到五个月时间，工坊就完成了管风琴设计图的制作。进展的顺利让王小虎信心满满，决心一年时间就建成实体的管风琴，然而在落地的过程中，问题却纷至沓来。
“比如人有‘五脏六腑’，管风琴也有几个重要部分组成，音管是其中非常重要的部分，发声的优美与否主要取决于音管的品质。”王小虎比喻道。
王小虎团队制作的小型管风琴，共有102根音管构成，相当于102根通道，每一根音管的制作都需要两三天以上的时间。王小虎就拿着做出来的音管去拜访管风琴方面的维护保养专家，他到过厦门鼓浪屿的管风琴艺术中心，也去过青岛实地考察管风琴的组成部分，坐下来和管风琴的维保老师一聊就是一整天。
当把音管初步组装起来的时候，团队里的学生都为迈出了第一步而欢喜雀跃，但是王小虎立马发现了一个问题：有一个音符听起来不够透亮。
对于一般人来说，可能听不出来区别，但是传到天天和管风琴打交道的王小虎耳朵里，他立马意识到不对劲。
刚刚组装好的音管又立马被拆掉了，经过仔细排查，他们发现了一些端倪。原来是为了加强气密性，团队不小心将一个音管的出气通道堵住了，虽然其余101个音管都能正常运行，但是这一个音管就会导致其中一个琴键发音较为虚弱。
王小虎立马把音管进行了调整，又逐一核实了一遍。但是下一个问题又来了，这么多管子怎么塞进一个长方形的箱体呢？
“我们的管风琴高90厘米，长1米宽50cm。相当于在一个桌子的大小空间内把100多根音管完全塞进去，所以需要设计的很紧凑。”每根音管长度不一，高音的音管不到10cm，而最低沉的音管达到1.4m长，如何能正好地拼装进去呢？
王小虎想到了小时候玩的俄罗斯方块。不同长度的音管如果能折成不同的造型，那正好可以拼装到一起。他将最长的音管截成三段，拼凑成了C型，也将有的音管拼成L，有的对折180度，正好完整地塞进了箱体里。
这些音管的材质也各不相同，王小虎团队共选用了五种材质制作。“比如高音的音管长度有的还不到半根铅笔的长度，用木头管拼凑的话较为困难，我们就想到了中国常见的竹子。我就买了很多不同直径的毛笔杆进行加工，让管风琴里面也能响起‘毛笔’的声音。”
管风琴拼成的时候，王小虎和学生们都很激动。很多学生其实不会弹奏乐器，也搜集了一些简谱，在管风琴上弹奏着“小星星”。
几年时间，共有20余位学生加入“雅颂风琴工坊”。给本科的学生们提供了一个动手实践的项目，王小虎觉得很值得。
“能够直观地把书本上的原理运用到实际的制作中，有实际的产出大家也会很有自豪感。”王小虎说。
这架管风琴的成功制作，离不开“艺理融合”。从机械工程到乐器，看上去是跨度很大的两个方向，但是王小虎并不觉得这两件事毫不相关。
“乐器是一种实实在在的载体，它并不一个凭空想象出来的东西，就像管风琴之前被称作人类设计和制造最复杂的机械，那它就离不开机械的构造，需要我们运用了各项‘看家本领’，比如大学物理、机械设计、机械制图、流体力学、工程训练等。”王小虎告诉《中国科学报》，“而且其中并不仅仅涉及机械工程，还需要了解材料工程，懂一些美学设计等，多个领域结合才能从‘零’开始制作一架小型管风琴。这样的一个融合既充满乐趣又充分调动了同学们所学的知识，还顺带着了解了其他相关学科的基本原理，培养了他们创新意识和实践能力。”
其实，这并不是王小虎第一个学科交叉的尝试，他还在“科技考古”这一方面颇有研究。通过科学技术的手段，王小虎还原了制作古陶瓷的一些工艺手段，并通过观测不断完善科学技术史的发展。
在他看来，学科融合不是‘生搬硬套’，而是要有一定互通的基础，载体至关重要。王小虎也很相信他的学生们，通过了解每个人所学的知识体系以及擅长的方向，他将所需做的方向拆解分配下去，让每个人都有适合的角色。
目前，雅颂风琴工坊已经与广州市南沙区相关单位开展合作，将在大湾区核心地带建造国内第一个由海浪驱动的海风琴艺术装置。
海风琴主要是通过一个水管链接大海和管风琴，海浪涌动就会压缩管内的空气，从而带动管风琴演奏“大海”的乐章。
未来如果有机会，他也想在大连的海域打造一架海风琴，“很好奇大连的海会是什么声音呢？”王小虎说。
