Анфилов - ФИЗИКА И МУЗЫКА

Один из творцов математики Лейбниц сказал однажды: «Музыка есть бессознательное упражнение души в арифметике». Он был прав больше, чем думал сам. Мозг и ухо непрерывно выполняют молниеносные подсчеты: вычитают, складывают, умножают акустические частоты. Даже простенькое звуковое воздействие при достаточной громкости оборачивается в представлении слушателя целой симфонией! Эта-то симфония и определяет в конечном счете тембр, окраску звука.

О КРАСНОЙ ШАПОЧКЕ И ТЕЛЕФОНЕ

Живая природа не любит излишеств. Все в ней имеет причину и смысл. А потому уместен вопрос: почему возникает в ухе внутренняя симфония, почему усложняется и без того запутанная смесь обертонов реальных звуков? Ведь не ради пустого украшательства!

Ответ прост. Эта способность неизмеримо расширяет богатство звуковых восприятий, делает их гибкими и тонкими.

Вот зазвенела струна. Ухо улавливает хор ее обертонов и приступает к анализу. В помощь идут «призраки» Тартини.

Каждая пара голосов струны украшается разностным комбинационным тоном. Какой же частоты? Если, к примеру, основной тон составляет 100 колебаний в секунду, а обертоны — 200, 300, 400, 500 и т. д., то разность любой соседней пары обертонов неизменно даст 100 колебаний в секунду. Значит, прежде всего будет многократно подчеркнут основной тон. Потому он и слышен лучше всех остальных. Разность обертонов, взятых через один, подчеркнет первый обертон (200 колебаний в секунду), через два — второй (300 колебаний в секунду), и т. д. Словом, ухо действует, как прилежный ученик, штудирующий трудный учебник: оно выделяет главное. Звук обретает стойкость и определенность. Ухо разбирается в нем, даже когда он сильно искажен. Умением мгновенно «ремонтировать» испорченные .звуки — вот какой удивительной способностью обладает ухо.

Пусть звон нашей струны безнадежно искалечен — каким-то способом «обезглавлен», лишен столь важной составной части, как основной тон, — но уху и такое грубейшее искажение не страшно. С помощью комбинационных тонов «отсеченная голова» приращивается. Эта удивительная хирургия доказана на множестве опытов. Она напоминает расшифровку тайнописи, реставрацию выцветших картин или, если хотите, нашумевшие в последние годы эксперименты восстановления лица по черепу.

Как бы ни пищал Серый Волк из детской сказки, как бы ни старался выбросить прочь басистый призвук своего основного тона, Красная Шапочка по комбинационным тонам должна была распознать его кровожадный голос!

Или вспомните телефон. Ради простоты и экономии низкие звуковые частоты по телефонному кабелю не передаются. Но их великолепно реставрируют уши абонентов. Речь слышится вполне разборчиво.

И, наконец, тут же заключена разгадка удивительного спектра мужского баса, о котором вы читали раньше. В голосе певца основной тон может почти не присутствовать — ухо само сложит его из высших обертонов. Так приготавливать звуки хоть и сложнее, чем обычным «струнным» способом, но зато гораздо экономичнее. Для создания низких звуков не требуются гигантские голосовые связки и объемистые резонаторы. Не нужно тратить силы на раскачку тяжелых вибраторов. Словом, звуковая «информация» передается от человека к человеку с наименьшими затратами энергии, будто по телефонному каналу связи. Природа оказалась неплохим, знающим свое дело «связистом».

ЗА ДЕРЕВЬЯМИ – ЛЕС

В оркестре на десятки скрипок приходятся два-три контрабаса, и мелодии, исполняющиеся одной виолончелью, отлично слышны на фоне десятка высоких скрипичных голосов.

Почему так?

Потому что звуки оркестра — словно роща на косогоре. У «подножия» музыкального диапазона из низких тонов контрабасов и виолончелей растут самые «длинные» звуковые «деревья» обертонов. Они простираются на весь диапазон. «Верхушки» их, хоть сами по себе и не слышны, но «заслоняют» коротенькие «кустики», выросшие наверху из тонких голосов скрипок и флейт. Отсюда понятна и повышенная чувствительность уха к звукам высоких частот. Не будь ее, мы вообще не услышали бы скрипок на фоне виолончелей.

Однако дело не только в этом. Высокие тоны-«призраки», как и низкие, помогают уху разбираться в звуках, даже лишенных естественных гармонических обертонов, анализировать и оценивать «чистые» звучания — не имеющие сложного тембра.

Тут уже сам орган слуха выступает как плодородная почва, а громкие звуки — как семена. Будто травинка из зернышка, из чистого тона в ухе молниеносно вырастет звуковое «дерево», унизанное «ветвями» субъективных обертонов. «Разукрашенные» же звуки проанализировать нетрудно. Ведь деревья отличить друг от друга проще, чем семена.