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

Таким образом, успокаивающими и полезными для здоровья являются знакомые звуки, вызывающие приятные воспоминания. Когда я спросил Криса Уотсона, какой у него любимый звук, он не выбрал нечто экзотическое, записанное во время путешествий по миру, а назвал сложную, богатую и насыщенную оттенками песню черного дрозда, которую можно услышать у него в саду. Слушать природу и смотреть на нее — разные вещи, поэтому нам нужны новые теории о том, какие звуки для нас полезны и почему. Мне нравится утиное кряканье, но не потому, что я считаю его особенно красивым, — просто эти звуки вызывают приятные воспоминания о том, как я измерял длительность эха.

Существует поговорка: «Кряканье уток не создает эха, и никто не знает почему» [199]. Как-то раз, надеясь опровергнуть это утверждение, я расположился на зеленом пригорке, делая вид, что беру интервью у утки по имени Дейзи. Каждый раз, когда она крякала или вытягивала и раскрывала крылья, затворы фотоаппаратов щелкали, как кастаньеты. Мои коллеги стояли рядом, едва сдерживая смех. Пресса, узнав о наших скромных попытках развеять распространенное заблуждение о том, что кряканье не создает эха, изо всех сил старалась превратить это событие в новость международного масштаба.

Тогда я не знал, что через несколько лет после этого веселого научного спектакля я опять увлекусь эхом, вновь открыв детскую радость обнаружения мест, в которых отражение крика звучит почти так же громко, как оригинал. Но эхо — это не только крики в туннелях или пение в горах; в зависимости от типа эха звук может претерпевать магические превращения — хлопки в ладоши превращаются в чириканье, свист или даже выстрелы из лазерного оружия.

Первые исследователи, описывавшие природные явления, например английский натуралист XVII в. Роберт Плот, использовали необычные термины для описания загадки эха — многосложное, тоническое, множественное, тавтологическое . Но если классификация животных и птиц сохранилась до наших дней и представляет определенный интерес, то об эхе этого сказать нельзя. Пришло время обновить систематику эха. Может ли эхо превратить одно слово в целое предложение? Или вернуть голос, «украшенный особой музыкальностью» [200]? Или даже повторять звук трубы, но каждый раз на более низкой частоте?

За несколько месяцев до фотосессии с Дейзи к руководителю лаборатории в Солфордском университете, Денни Маккаулу, обратились представители BBC Radio 2, желающие выяснить, правда ли, что «кряканье уток не создает эха». Несмотря на подробные объяснения Денни, почему кряканье все же создает эхо, в передаче прозвучала ложная информация. Раздраженный тем, что репортеры проигнорировали его профессиональное мнение, Денни вместе с коллегами (среди которых был я) решили, что нужно собрать научные доказательства своей точки зрения.

На то, чтобы уговорить одну из ферм одолжить нам утку, а потом доставить птицу в лабораторию, ушло больше времени, чем на сами эксперименты. Сначала мы поместили Дейзи в безэховую камеру и провели базисные измерения кряканья, лишенного эха. Безэховая камера — это сверхтихое помещение, в котором звук не отражается от стен; в ней, в полном соответствии с названием, нет эха [201]. Нам важно было получить опорный звук без эха; в конце концов, это серьезный научный эксперимент, а не развлечение в конце рабочей недели. После перерыва птицу поместили в реверберационную камеру со свойствами кафедрального собора с очень большим временем реверберации — несмотря на размеры классной комнаты с высоким потолком. Обычно эта камера используется для проверки поглощающих свойств различных элементов конструкции, таких как театральные кресла или ковровое покрытие в студии. В этой комнате кряканье Дейзи звучало неестественно и жутко, отражаясь от стен, и шум беспокоил утку, отчего она крякала снова и снова. Мы записали идеальное звуковое сопровождение для фильма ужасов — при условии, что главным героем была бы утка-вампир.

Эхо — это задержанное повторение звука, и в случае с уткой оно может быть вызвано отражением кряканья от скал. Вампирический крик в реверберационной камере продемонстрировал, что кряканье отражается от поверхностей подобно любому другому звуку. Мы не удивились такому результату, поскольку некоторые виды птиц используют эхолокацию, анализируя отражения от стен, чтобы находить дорогу в пещерах. Великий прусский натуралист и исследователь Александр фон Гумбольдт писал об одной такой птице, жирном козодое, ночной птице из Южной Америки, которая питается фруктами. В конце XVIII в. в пещере Гуахаро в Венесуэле Гумбольдт слышал крики и щелчки гнездящихся птиц. Щелчки — это сигналы эхолокации; птицы воспринимают отражения от стен, чтобы ориентироваться в темноте [202].

Но пещеры и реверберационные камеры не являются естественным местом обитания уток, сородичей Дейзи. Нам было интересно узнать, что происходит вне помещения. Чтобы услышать четкое одиночное эхо от Дейзи, мне требовался водоем, рядом с которым есть большая отражающая поверхность, например скала. В таком месте к моему уху сначала придет звук непосредственно от утки, а через короткий промежуток времени — отражение от скалы. В систематике эха такое отражение называется односложным эхом , когда до прихода отражения удается произнести только один слог. Но мы с Дейзи не могли находиться рядом со скалой, потому что в этом случае мой мозг объединил бы отражение с кряканьем, приходящим непосредственно от клюва птицы к моему уху, и я слышал бы только один звук.

Должен признаться, что мои полевые эксперименты были довольно грубыми. Поскольку я не мог взять с собой Дейзи, то просто бродил у разных прудов, каналов и рек, слушая водоплавающую птицу. И ни в одном из этих мест я не слышал чистое, хорошо различимое кряканье отдельно от первоначального звука. В конечном итоге я пришел к следующему выводу: «Утиное кряканье создает эхо, но его можно услышать только в том случае, если утка крякает, пролетая под мостом».

Возможно, мне следовало привезти Дейзи на озеро Кенигзе в Баварии, самое высокогорное озеро Германии, где отвесные скалы поднимаются прямо из воды. Капитаны катеров здесь исполняют сиреной короткие музыкальные фразы, чтобы туристы могли услышать, как повторяются три последние ноты, отражаясь от окружающих озеро гор с интервалом в одну или две секунды. Или нам с Дейзи стоило приехать туда, где экспериментировал с эхом французский теолог, натурфилософ и математик XVII в. Марен Мерсенн. Он впервые точно измерил скорость звука в воздухе, используя многосложное эхо . В наше время Мерсенна больше знают как математика благодаря исследованию простых чисел, однако его интересы были чрезвычайно широки, что требовало многочисленных экспериментов и наблюдений [203].