Виген Оганян
Схема образования диссонанса (вид сверху), совмещенная с нормированным графиком частоты биений (F). M, M1 – координаты атакующей летучей мыши; V – cкорость мыши; Vл, Vп, V1л, V1п – скорости сближения мыши с левым и правым ухом матери.
Рисунок автора
Я утверждаю,
что каждый закон
природы существует
для предсказания.
Вильгельм Оствальд,
нобелевский лауреат, 1909 год
Цивилизация, а затем урбанизация, уведя людей из лесов, гор и сельских мест, притупили в нас свойства, предупреждающие о нападении диких братьев меньших. Например, наседка, чувствуя нападение с воздуха, предупреждает цыплят, издавая нарастающий звук.
Наверное, миллион лет тому назад в подобной ситуации опасность предчувствовали и люди. Представим себе, как в темной пещере к женщине с ребенком подлетает летучая мышь. Вот она пикирует на ребенка, но мать чувствует, откуда грозит опасность. Как?
Известно, что способность человека определять, в каком направлении находится источник звука, обусловливается тем, что звук проходит до уха, обращенного к этому источнику, более короткий путь (бинауральный эффект). Вследствие этого звуковые волны в обоих ушных каналах различаются по фазе (времени прихода данной фазы) и амплитуде звуковых колебаний. Это ведет к различию импульсов, поступающих в центральную нервную систему от правого и левого уха, что и позволяет угадать направление звука – автоматически мы поворачиваем голову до исчезновения различия импульсов.
Человеку неплохо удается определять это направление в горизонтальной плоскости, «азимуте». Однако расположение источника звука в вертикальной плоскости устанавливается менее точно. Это обусловлено тем, что уши у нас расположены симметрично, и при повороте головы в горизонтальной плоскости на нужный азимут расстояние от источника звука до каждого уха оказывается одинаковым, независимо от того, на какой высоте находится этот источник в вертикальной плоскости.
В тех случаях, когда определение направления источника звука жизненно важно в обеих плоскостях, природа находит оригинальные решения. Например, отверстия наружного уха у некоторых видов сов расположены асимметрично, одно выше другого. Сова может, поворачивая голову влево-вправо и вверх-вниз, выравнивать интенсивность достигающих обоих ушей звуков как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях и таким образом определять точное местоположение добычи в пространстве, например грызунов в густой траве.
Но, может быть, небольшая точность определения угла места человеком компенсируется высоким качеством какого-то другого свойства слуховой системы? Ведь, кроме фазы и амплитуды звуковых колебаний, она измеряет и частоту, различая звуки с разностью частот в 0,1–0,3%! Для чего такая высокая точность? Попытаемся найти ответ в нашем примере.
Здесь в общем случае траектория атаки будет такой, что скорость сближения летучей мыши с правым ухом матери не будет совпадать со скоростью сближения с ее левым ухом (cм. рис.). А так как именно скорость сближения влияет на воспринимаемую матерью частоту испускаемого мышью звука (эффект Доплера), то будут отличаться и частоты звуковых волн, поступающих в правое и левое ухо.
Это небольшое отличие по частоте звука воспринимается в центральной нервной системе как биения – колебания с периодически меняющейся амплитудой, возникающие при наложении двух гармонических волн с несколько различными, но близкими частотами. Поскольку частота биений равна разности частот на входе правого и левого уха, а эта разность невелика, то биения оказываются в слышимом диапазоне. Даже если сами породившие их волны являются ультразвуковыми, как в рассматриваемом примере.
В процессе атаки меняется соотношение сторон треугольника «мышь – правое ухо – левое ухо», вследствие чего меняется и частота биений: когда мышь далека, частоты волн, входящих в правое и левое ухо, практически совпадают, поэтому частота биений близка к нулю и звук не слышен. При подлете мыши с расхождением частот растет и частота биений. Она достигает предельной высоты в районе минимального расстояния до цели, а с удалением – атака отбита – снова убывает до нуля.
Матерью ребенка это воспринимается как басовитый звук, повышающийся до визга, который затем, понижаясь и слабея, затихает. Чтобы минимизировать дискомфорт от визга, нужно выравнивать расстояние от мыши до левого и правого уха, поворачивая голову в сторону врага и, значит, повышая шанс отбить атаку.
Повезло ли малышу в нашем примере, зависело от того, был ли для его матери неприятен визг, порожденный атакой мыши. Ведь, прежде чем у большинства представителей гомо сапиенс сформировались звуковые эмоции, погибли тысячи поколений тех, у кого предостерегающие, предшествующие беде звуки не вызывали инстинктивного чувства настороженности, страха, тревоги.
Не оттуда ли родом взлетающий тон воинских сигналов тревоги, зовущих «В ружье!», и скользящие вниз звуки «Отбоя»? Наверное, тревоги, вызываемые угрозой, и радости, связанные с тем, что опасность миновала, для множества конкретных сценариев и действующих лиц обладали общими чертами, сформировавшими в процессе эволюции соответствующую реакцию, в том числе и выражаемую музыкой.
Может быть, не случайно то, что биения, о которых говорилось выше, лежат в основе определения диссонансных и консонансных интервалов звука в музыке. А также то, что мы ощущаем диссонанс (здесь – одновременное звучание близких тонов) как «раздражающий, беспокоящий звук, являющийся носителем напряжения и движения». Наверное, ассоциация диссонанса с приближающейся опасностью в процессе эволюции и стала причиной тревожного состояния и дискомфорта, испытываемых многими из нас от него и сегодня.
Сила воздействия музыки и границы ее владений приводят к мысли, что у ее истоков решался вопрос – «быть или не быть?». С тех пор она одолела дорогу от куриного крика до тревожного призыва «галльского петуха», взбудоражившего Европу «Марсельезой». Возвысилась до героических симфоний, внушающих «горе побежденным» и радость победителям, в эпоху Моцарта и Бетховена… Но примерно с тех же времен пошатнулось единовластие консонанса – приятное для слуха одновременное звучание различных тонов, и началось освоение музыкального пространства диссонансом.
Так, если до XVII века условием применения диссонанса было его полное подчинение консонансу, а в XVII–XIX веках обязательным считалось разрешение диссонанса в консонанс, то с конца XIX и в особенности в XX веке диссонанс все чаще стал применяться самостоятельно. Может быть, это потому, что мы далеко отошли от пращуров?
Скорее всего в условиях цивилизации врожденная реакция на диссонанс как на предвестник опасности уже не актуальна; она подчинена наработанной человеком культуре производственной деятельности, а для выживания не столь необходима, как прежде, поэтому неприятие диссонанса становится атавизмом.
И все же он, некогда предупреждавший об атаке диких братьев меньших, и сегодня тревожит душу человека, хотя давно уже его главным соперником стал человек же.
