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

После прогулки по канализационному туннелю моя охота за акустическими чудесами превратилась в настоящую страсть. Я разработал интерактивный сайт (Sonic Wonders.org) — каталог моих открытий и площадку, где люди могли бы сообщать о необычных звуковых эффектах, заслуживающих изучения. После выступления на конференции в Лондоне один из делегатов рассказал мне о большом сферическом зале Mapparium в Бостонской библиотеке Мэри Бейкер Эдди, где любой может почувствовать себя чревовещателем. Эта иллюзия использует мыслительные процессы, позволяющие нам определять источник звуков и сформировавшиеся в процессе эволюции для защиты от хищников, подкрадывающихся сзади. Разговор на конференции TEDx в Солфорде привел к тому, что мне захотелось больше узнать о мотыльках, создающих ложный след, обманывая эхолот летучих мышей. Просмотр материалов научных конференций позволил обнаружить золотую жилу необычных акустических эффектов, которые изучались только специалистами.

Друзья, коллеги и даже совершенно незнакомые люди знакомили меня с образцами необычной акустики и с интересными научными работами. Мое исследование выявило, каким образом звуки вдохновляли музыкантов, художников и писателей, как нужно адаптировать церковную акустику, когда богослужение переходит с латыни на английский, как писатели описывают слабовыраженные акустические эффекты, например ощущение замкнутого пространства в Стоунхендже, и как скульпторы изготавливали звуковые кристаллы, которые перефокусировали шум окружающей среды.

Будучи ученым, я стремился проанализировать происходящее. Много лет назад я провел отпуск в Исландии, где удивлялся булькающим грязевым озерам, но теперь мне стало интересно, что заставляет их издавать такие звуки. В интернете я видел несколько видеороликов с гигантской скульптурой Ричарда Серры, в которой хлопок в ладоши звучит как винтовочный выстрел. Что там происходит? Почему падение камня в замерзший водоем вызывает неожиданно высокий звон, похожий на звук лопнувшей струны? На некоторые вопросы не существовало простых ответов, но я надеюсь, что в поисках объяснения смогу кое-что узнать о том, как работает наш слух — и в этих особенных местах, и в повседневной жизни.

Что делает звук таким необычным, достойным занять место в списке звуковых чудес мира? В поиске этих акустических бриллиантов я буду отчасти полагаться на свою инстинктивную реакцию опытного инженера-акустика. Достаточно ли необычно и удивительно то или иное явление, чтобы поразить профессионала? Примером может служить поведение звука в старом резервуаре для воды в Форт-Уордене, штат Вашингтон, который один инженер назвал «самым дезориентирующим в акустическом смысле местом, где я когда-либо был» [10] Слова Майка Кэвизела, ощущения которого полностью описаны ниже, из личной беседы, 13 мая 2011 г. . А возможно, это нечто, что переносит нас в прошлое, к опыту предков. Неужели пирамиды майя были намеренно построены так, чтобы издавать звуки, похожие на чириканье? Может, этот звук использовали в религиозных церемониях? Акустические чудеса также могут представлять собой очень редкие звуковые эффекты. Лишь немногие слышали пение дюн — низкий звук, напоминающий гудение самолета с пропеллером, — этим явлением восхищались Чарльз Дарвин и Марко Поло.

Путеводители тут не помогут. Подобно большинству текстов, они отдают предпочтение визуальной информации, описывая великолепные виды и историческую архитектуру, но игнорируя звуки и необычную акустику. Я обрадовался, обнаружив в путеводителе по Лондону упоминание о шепчущей галерее собора Святого Павла, но это редкое исключение. Шепчущая галерея привлекает меня как физика, поскольку движение звука вокруг купола обманывает посетителей, заставляя слышать насмешливые голоса, исходящие из стен.

В моем поиске важную роль будет играть музыка, и не в последнюю очередь потому, что она способна вызывать сильные эмоции. Послушайте величественные симфонии Малера, например в концертном зале Венской ассоциации музыки (Wiener Musikverein), и вы почувствуете, как вас бросает в дрожь. Музыка — мощный инструмент исследования, используемый психологами и нейробиологами, чтобы вызывать эмоции, помогающие проникнуть в механизмы работы мозга. Изучение музыки позволило нам очень многое узнать о слухе — почему звуки воспринимаются как неприятные или приятные и как эволюция сформировала наш слух. Зачастую наиболее точное научное понимание звука, а также нашего восприятия удавалось получить благодаря исследованиям музыки. Но музыка и речь воздействуют на нас на другом уровне. И действительно, распознаваемые закономерности в музыке и речи способны отвлекать нас от акустики и естественных звуков. Поэтому данная книга выйдет за пределы музыки и речи, познакомив вас со звуками, которые обычно не замечают или игнорируют.

Для описания акустических явлений мне неизбежно придется использовать слова и аналогии из визуального мира — мы слишком долго ориентировались преимущественно на зрение, что повлияло на формирование нашего языка. В газетном интервью художник Дэвид Хокни дал описание зрения , с которым я полностью согласен:

Мы видим не только глазами, но также используем свой разум и эмоции. В этом разница между фотографией — записью, сделанной за доли секунды из фиксированной точки, — и зрительным восприятием, когда мы идем по какому-то ландшафту, постоянно сканируя его и переключая фокус. В этом разница между пассивным наблюдателем и активным участником… Последний видит не только геометрически, но и психологически [11] Campbell-Johnston R. Hockney Works Speak of Rapture // Times (London). 2012. January 21. .

Я хочу проверить, что произойдет, если мы перенесем эти идеи из визуального мира в звуковой. Хочу понять, как обнаруживают себя удивительные звуки и как они на нас действуют. Эта книга посвящена психологии и нейробиологии звука с точки зрения физика и инженера-акустика. Ни одно место не объединяет эти дисциплины лучше, чем концертный зал. Как это ни странно, но мы больше знаем о реакции человека на классическую музыку в зале, чем на многие обычные звуки. В таком случае почему бы не начать с самой важной характеристики концертного зала — реверберации?

В Книге рекордов Гиннесса есть несколько мировых рекордов, связанных со звуком: самое громкое мурлыканье домашней кошки (67,7 децибела, если вам интересно), самая громкая отрыжка у мужчины (109,9 децибела), самый громкий хлопок в ладоши (113 децибел). Все это очень впечатляет. Но как специалиста по архитектурной акустике меня больше интересует утверждение, что в часовне мавзолея Гамильтона в Шотландии самое долгое в мире эхо, какое только можно услышать в помещении. Согласно Книге рекордов Гиннесса издания 1970 г., при захлопывании литых бронзовых дверей часовни для полного затухания звука требуется 15 секунд.