Терри Пратчетт - Наука Плоского Мира II: Земной шар

А что насчет слуха? Как это чувство соотносится со звуком? Стандартная «ложь для детей» по поводу зрения говорит нам о том, что роговица и хрусталик фокусируют изображение на сетчатке, и что этот процесс якобы объясняет наше зрение. Есть похожая «ложь» и для слуха — основное внимание в ней уделяется так называемой улитке, расположенной во внутреннем ухе; строение улитки предположительно объясняет, как именно мы раскладываем звук на составляющие его ноты. В поперечном разрезе улитка похожа на многослойную раковину настоящей улитки, и — если верить той самой «лжи-для-детей» — по всей длине спирали, соединенной с тонко настроенной мембраной, расположены волосковые клетки. Таким образом, разные области улитки колеблются с разной частотой, и мозг, зная конкретное место вибрирующей мембраны, может определить ноту, или частоту звука, который он слышит в данный момент. В подтверждение нам рассказывают одну занимательную историю о котельщиках, слух которых портится из-за работы на фабриках в условиях постоянного шума. Предположительно они не могли воспринимать частоты, которые во время их работы были слышны чаще других. То есть определенная часть их улитки буквально «перегорала», в то время как остальные продолжали работать нормально. Эта история, конечно же, доказывала справедливость теории, объясняющей слух колебаниями разных участков улитки.

На самом же деле эта история рассказывает лишь о том, как ухо различает ноты, а вовсе не о том, как мы слышим шум. Чтобы это объяснить, обычно рассказывают о слуховом нерве, который соединяет улитку с мозгом. Однако не меньшее количество соединений отвечают за связь в обратном направлении — от мозга к улитке. Вы сами должны объяснить свои ушам, что они должны слышать .

Теперь, когда мы можем наблюдать за работой улитки в процессе восприятия звука, оказывается, что каждой частоте соответствует вибрация не одного определенного участка мембраны, а примерно двадцати. Когда мы изгибаем ухо, эти участки смещаются. Улитка чувствительна к фазе звука, то есть способна улавливать различия между звуками «о» и «е», произнесенными на одной частоте. Такие изменения происходят со звуком, когда мы меняем форму рта в процессе речи. И — вот уж удивительно — именно такую разницу улитка — после того, как звук пройдет через ваше внешнее ухо, и ваш личный слуховой проход, и вашу личную барабанную перепонку, и те три маленькие косточки — способна воспринимать лучше всего. Если вы прослушаете запись колебаний чужой барабанной перепонки, то — по сравнению с вашим ухом — почти ничего не поймете. Вы изучили собственные уши. А еще вы научили их слышать.

В речи Homo sapiens используется около семидесяти основных звуков, называемых фонемами. До шести месяцев любой младенец способен различать все эти звуки — электрод, соединенный со слуховым нервом, показывает, что каждый из них вызывает уникальную электрическую активность. В возрасте от шести до девяти месяцев мы начинаем лепетать, и вскоре этот лепет приобретает черты английского или, скажем, японского языка. В возрасте одного года японские уши уже не в состоянии отличить «л» и «р», потому что в ответ на обе фонемы улитка посылает в мозг одно и то же сообщение. Британские дети не могут отличить разные щелчки в языке Кунг или разные формы французского звука «р». Так что наши органы вовсе не отражают действительность. Они стимулируют наш мозг, заставляя его создавать, выдумывать — если хотите — внутренний мир, состоящий из ярлыков — своего рода конструктор Lego, который каждый из нас собирает по мере своего взросления.

Такие, казалось бы, очевидные способности, как зрение и слух, устроены намного сложнее, чем мы обычно себе представляем. Мозг — это не просто пассивный приемник. В наших головах происходит невероятно много событий, и некоторые из них находят отражение в той картине, которую мы считаем окружающим миром. Мы осознаем лишь малую часть этого процесса. Вполне возможно, что воспринимать музыку мы способны, именно благодаря этим потайным глубинам и причудливым ассоциациям нашего мозга.

Музыка — это упражнение для мозга, форма игры. И наши уши, вероятно, не единственная причина, по которой музыка вызывает у нас симпатию. В частности, она может быть связана с моторной и сенсорной деятельностью нашего мозга. И в примитивных племенах, и в развитых сообществах музыка и танец нередко сопутствуют друг другу. Так что, возможно, наш мозг привлекают не звук или движение по отдельности, а именно их сочетание. Собственно говоря, музыка вполне может оказаться всего лишь случайным побочным эффектом от соединения этих процессов в мозге.

Различные модели движений, которые в течение миллионов лет были обычным явлением на нашей планете, дают неоспоримое эволюционное преимущество. Модель «влезть на дерево» может защитить саванного примата от хищника — то же самое можно сказать о модели «бежать со всех ног». Мы живем в окружении взаимосвязанных моделей движения и звука, созданных нашим телом. Подобно музыке, эти модели связаны с продолжительностью и ритмом. Дыхание, биение сердца, речь, синхронная с движением губ, громкие звуки, сопровождающие удары двух предметов.

Одни и те же ритмы характерны для передачи сигналов между нервными клетками и движений мышц. Различные способы передвижения — ходьба и бег человека или ходьба-рысь-кентер-галоп лошади — отличаются временем перемещения отдельных конечностей. Модели передвижения связаны не только с механикой движения костей и мышц, но и с электроникой мозга и нервной системы. Таким образом, чувство ритма — одна из ключевых составляющих музыки — это побочный эффект той животной физиологии, которой нас наделила Природа.

Еще одна важная составляющая — высота звука и гармония — тесно связана с физикой и математикой звука. Еще в древности Пифагорейцы обнаружили, что длины струн, порождающих гармонично звучащие ноты, связаны простым математическим соотношением — теперь мы знаем, что это соотношение связывает частоты двух нот. Например, переход на октаву вверх соответствует удвоению частоты. Простые целочисленные отношения создают гармоничное звучание, в то время как сложные — нет.

С одной стороны, у этого явления есть чисто физическое объяснение. Если частоты двух нот не соотносятся, как два небольших целых числа, то при их одновременном звучании происходит интерференция и возникают «биения» — резкий низкочастотный шум. Звуки, вызывающие простые колебания чувствительных волосков в нашем ухе, обязательно обладают Пифагорейской гармоничностью — в противном случае мы слышим биения, которые вызывают неприятные ощущения. В музыкальном звукоряде можно обнаружить немало математических закономерностей, которые в значительной мере объясняются физикой звука.