На музыке. Наука о человеческой одержимости звуком - Дэниел Левитин

Кроме того, люди, исследующие музыку, даже музыковеды и ученые, расходятся во мнениях относительно того, что подразумевается под некоторыми из этих терминов. Например, словом «тембр» мы обозначаем общее звучание, или тональный окрас, инструмента — неопределенный признак, благодаря которому мы отличаем трубу от кларнета, когда они играют одну и ту же ноту, или свой голос от голоса Брэда Питта, произносящего те же слова. Однако научное сообщество, так и не сумев прийти к согласию в этом вопросе, в итоге приняло необычное решение — сдаться и определить, чем тембр не является. (Официальное определение, данное Американским акустическим обществом, состоит в том, что тембр — характеристика звука, не связанная с его громкостью и высотой. Вот вам и научная точность!)

Что такое высота звука и откуда она берется? Попытки ответить на этот вопрос породили сотни научных статей и экспериментов. Почти каждый из нас, даже не имея музыкального образования, способен определить, когда вокалистка фальшивит. Может, мы и не скажем, завышает она или занижает и на сколько, но с пяти лет у большинства людей развивается умение точно распознавать звуки, которые не попадают в ноту, и различать интонации обвинения и вопроса (в английском языке для вопроса характерно повышение тона, а для обвинения — ровный тон или нисходящая интонация). Это происходит благодаря воздействию на нас музыки и физики звука. То, что мы называем высотой, связано с частотой, или скоростью, колебаний струны, воздушного столба или другого физического источника звука. Если струна колеблется так, что совершает движения туда и обратно 60 раз за одну секунду, то частота ее колебаний равна 60 циклам в секунду — их обычно называют герцами, сокращенно Гц, в честь Генриха Герца, немецкого физика, которому первым удалось осуществить передачу радиоволн. Говорят, он был теоретиком до мозга костей, и, когда его спросили, какое практическое применение могут иметь радиоволны, он якобы пожал плечами и ответил: «Никакого». Если бы вы попытались сымитировать звук пожарной сирены, ваш голос то и дело менял бы высоту звука, или частоту колебаний (благодаря изменению напряжения голосовых связок), от высоких звуков к низким и обратно.

Клавиши в левой части фортепианной клавиатуры задействуют молоточки, ударяющие по более длинным и толстым струнам, которые колеблются относительно медленно. Клавиши в правой части связаны с молоточками, которые бьют по более коротким и тонким струнам — они колеблются с большей частотой. Вибрирующая струна смещает молекулы воздуха, и те начинают колебаться с той же частотой, что и струна. Колеблющиеся молекулы воздуха достигают барабанной перепонки и заставляют ее колебаться с той же частотой. Вся информация, которую получает наш мозг о высоте звука, заключается в частоте колебаний барабанной перепонки. Наше внутреннее ухо и мозг анализируют ее движение и определяют, какие колебания во внешнем мире стали причиной этого. Я упомянул лишь колебания воздуха, но на самом деле колеблются и другие молекулы — мы можем услышать музыку под водой и в иных жидкостях, если их молекулы колеблются. А в вакууме, где нет вещества, нет и звука. (В следующий раз, когда вы будете смотреть Star Trek («Звездный путь»), обратите внимание на рев двигателей в открытом космосе, — это отличный повод написать создателям игры «Трекки Тривиа», основанной на каверзных вопросах о сериале.)

Мы условились называть звуки, которые возникают при нажатии клавиш в левой части клавиатуры, низкими, а звуки в правой части клавиатуры — высокими. То есть низкие звуки — это колебания с меньшей частотой, как, например, лай большой собаки. А звуки, которые мы считаем высокими, — это колебания с большей частотой, как, скажем, тявканье маленькой собачки. Однако сами термины «высокий» и «низкий» культурно относительны: греки описывали высоту звуков наоборот, потому что изготавливали инструменты, в которых звучащие элементы располагались вертикально. Более короткие струны и органные трубы были ниже, поэтому ноты, которые на них исполняются, называли низкими (они и физически находятся ниже), а более длинные струны и трубы тянулись ввысь к Зевсу и Аполлону, потому их ноты называли высокими. «Низкие» и «высокие» звуки, так же как «левая» и «правая» рука, по сути, произвольные термины, которые нужно просто запомнить. Кое-кто утверждает, что «высокие» и «низкие» звуки — это лишь интуитивно данные ярлыки, и отмечают, что звуки, которые мы называем высокими, издают птицы высоко на дереве или в небе, а звуки, которые считаем низкими, — крупные млекопитающие вроде медведей, а еще их можно услышать во время землетрясения. Однако этот аргумент недостаточно убедителен, так как низкие звуки иногда раздаются и сверху (вспомните раскаты грома), а высокие — снизу (вспомните сверчков, белок, шуршание листьев под ногами).

В качестве первого определения высоты звука возьмем то, что главным образом отличает звук при нажатии на одну клавишу фортепиано от звука при нажатии на другую.

Внутри инструмента молоточек бьет по одной или нескольким струнам. Удар по струне смещает ее, немного растягивая, и благодаря упругости она стремится вернуться в исходное положение. Однако при этом она смещается в противоположном направлении дальше исходного положения, а затем возвращается, и так снова и снова — иначе говоря, она колеблется из стороны в сторону. С каждым колебанием она отклоняется на все меньшее расстояние и в конце концов перестает двигаться. Вот почему звук, который мы слышим, когда нажимаем на клавишу фортепиано, становится все тише, пока не затихнет вовсе. Расстояние, которое струна преодолевает при каждом колебании, наш мозг преобразует в громкость, а скорость, или частоту, колебаний — в высоту звука. Чем большее расстояние преодолевает струна, тем громче кажется нам звук. Когда она почти не движется, звук едва различим. На первый взгляд это кажется нелогичным, но пройденное струной расстояние и скорость колебаний не зависят друг от друга. Струна может колебаться очень быстро, а расстояние проходить и большое, и маленькое. Амплитуда ее движения связана с тем, как сильно мы ударяем по струне, — и это соответствует интуитивному пониманию, что более сильный удар производит более громкий звук. Частота колебаний струны зависит в основном от ее размера и натяжения, а не от того, с какой силой по ней ударить.

Похоже, придется сказать, что высота звука — то же, что и частота колебаний молекул воздуха. Это почти правда. Как мы увидим позднее, восприятие физического мира через призму разума редко бывает настолько простым. Однако у большинства музыкальных звуков высота и частота тесно связаны.

Термин «высота звука» относится к имеющейся у организма мысленной репрезентации фундаментального