Тревор Кокс - Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Еще один отмеченный Беранеком миф — это предположение о преимуществе залов, облицованных деревом, поскольку их стены вибрируют наподобие корпуса скрипки. На самом деле стены должны иметь твердую поверхность, чтобы не слишком сильно поглощать звук. В современных концертных залах, таких как зал в Токийском столичном центре искусств, используется тонкая фанера, наклеенная прямо на бетон или другой твердый материал большой толщины.

Греческие и римские театры — это чудо акустики, где тысячи зрителей могут слышать актеров без помощи современной электроники. Совершенно очевидно, что они проектировались с целью достижения хорошей слышимости, но были ли греки первыми, кто преуспел в этом искусстве?

Звук недолговечен и исчезает вскоре после появления, и поэтому нам трудно представить, что слышали наши предки. Свидетельств о доисторической акустике крайне мало. Приблизительное представление о мире звуков, в котором жили наши предки, могут дать музыкальные артефакты.

Самые древние из известных музыкальных инструментов — флейты из птичьих костей, найденные в пещере Гейссенклестерле в Германии. Их возраст оценивается в 36 000 лет; это верхний палеолит [82]. Лучшая из сохранившихся флейт изготовлена из полой кости крыла стервятника. Ее длина около 20 сантиметров, у нее пять пальцевых отверстий и V-образный желобок на одном конце.

Откуда археологи знают, что эти кости были музыкальными инструментами? Отверстия могли появиться случайно: звучит невероятно, однако круглые отверстия в костях могут возникать при переваривании их гиенами [83]. Но на костях из пещеры Гейссенклестерле имелись явные следы намеренной и тщательной обработки — значит, отверстия были сделаны специально, в нужных местах. Была изготовлена копия, которая действительно издавала звук. Если кость стервятника использовать в качестве флейты и дуть поверх отверстия на одном конце, она издает мелодичную ноту. Можно также держать ее как маленькую трубу и дуть внутрь, в результате чего получается громкое фырканье [84].

Найдены свидетельства существования 30 тысяч лет назад не только флейт, но и перкуссионных инструментов, а также использования звенящих камней и акустики пещер. Может показаться, что ксилофон, изготовленный из камней, способен издавать скорее глухой стук, чем звонкий удар, однако из некоторых камней можно извлечь музыкальные ноты. Примеры можно найти в разных странах мира: это и ряды высоких и тонких музыкальных колонн в храме Виттала в индийском Хампи, звенящие словно колокола, и большие каменные гонги в африканском Серенгети — изготовленные из валунов и покрытые отметинами от ударов, они издают резкий металлический звук.

Николь Буавен из Оксфордского университета изучала обнажения горной породы в Купгале на юге Индии. Там были найдены валуны из долерита, которые издавали громкий звенящий звук, если ударить по ним гранитным камнем. Но почему мы считаем, что древние люди использовали акустические свойства камней? Свидетельством существования неолитической музыки служат отметины от ударов, указывающие, что это место использовалось на протяжении многих тысяч лет [85]. В пещере Фьё в окрестностях Мье на юге Франции был найден большой двухметровый сталагмит, звенящий словно гонг. Его возраст оценивается приблизительно в 20 тысяч лет [86]. Датировать отметины от ударов бывает трудно, однако в данном случае это позволяют сделать новые слои кальцита на поврежденной поверхности. Более того, пещеру открыли недавно и найденные внутри другие доисторические артефакты указывают на период, когда пещера была обитаема.

В молодости я любил исследовать пещеры, и инструкторы всегда предупреждали, что с хрупкими сталактитами и сталагмитами нужно обращаться осторожно. Раньше, в середине XX в., правила были менее строгими, и в результате «вандализма» получались самые фантастические каменные инструменты. В Лурейских пещерах в Вирджинии есть сталактитовый орган, который развлекает посетителей и иногда приветствует невест, идущих по подземному коридору.

Пещеры обнаружил в конце XIX в. жестянщик из городка Лурей по имени Эндрю Кэмпбел. В отчете Смитсоновского института за 1880 г. говорилось: «Вероятно, в мире больше нет пещеры, столь богато украшенной множеством сталактитов и сталагмитов» [87]. Когда я спустился в пещеру через год после поездки в Вейленд-Смити, то был поражен разнообразием известковых отложений. Они покрывали буквально все поверхности. Пещера ярко освещена, и у посетителей создается впечатление, что они идут по съемочной площадке.

Орган демонстрируют в конце экскурсии. В центре огромной, напоминающей собор пещеры среди леса сталактитов стоит устройство, внешне похожее на церковный орган. Но при нажатии клавиши сжатый воздух не пропускается через органную трубу, а происходит нечто иное — маленький резиновый молоточек ударяет по сталактиту, который откликается звоном на одной ноте. Инструмент использует сталактиты, занимающие 1,4 гектара пещеры. «Это самый большой естественный музыкальный инструмент в мире», — гордо сообщает экскурсовод своей вирджинской скороговоркой, делающей его речь практически неразборчивой.

Каждая клавиша соединена с отдельным сталактитом, и орган способен издавать тридцать семь нот. В журнальной статье 1957 г. говорится: «Посетители застывают в изумлении, когда мелодия и аккорды окружают их со всех сторон. Пещеру заполняют не отдельные звенящие звуки, а полноценная музыка» [88]. Я сам слушал исполнение гимна «Господь — наша крепость», написанного Мартином Лютером в XVI в., но не узнал мелодию. Это была моя вина: я стоял слишком близко к сталактиту, с помощью которого извлекалась нота си, и не мог оценить общую картину. Но это значит, что баланс громкости между нотами был искажен. Сталактиты, с помощью которых извлекали ноты, распределены на такой большой площади, что многие звучали слишком тихо. С того места, где я стоял, музыка как будто состояла из пяти нот и напоминала скорее экспериментальную авангардную пьесу, а не гимн.

В центре пещеры баланс между нотами явно лучше, а реверберация придает музыке какое-то неземное звучание. Сочетание естественного звона сталактитов и реверберации пещеры означает, что нота нарастает и затухает постепенно. Стоя рядом со сталактитом, я мог внимательно изучить его звучание. Похоже на металлический гонг или церковный колокол.

Большой сталактитовый орган был изобретен Лиландом У. Спринклом, инженером-электронщиком, работавшим в Пентагоне. Во время экскурсии по пещере Спринкл услышал, как гид ударил по сталактиту резиновым молоточком, и загорелся идеей создать музыкальный инструмент [89]. На протяжении трех лет он, вооружившись маленьким молотком и камертоном, искал подходящие известковые отложения. При ударе сталактит должен был звучать на частоте естественного резонанса пещеры. Поэтому его задачей было найти сталактиты, которые издавали бы приятный мелодичный звук, а также имели бы резонансную частоту, близкую к музыкальной ноте. Спринкл обнаружил, что самые внушительные на вид образования зачастую не удовлетворяют этим требованиям. Только два сталактита звучали чисто, а остальные пришлось дорабатывать. Спринкл с помощью угловой шлифовальной машины укоротил эти сталактиты, повысив их резонансные частоты, и в конечном итоге получил ряд гармонично звучащих нот.