Тревор Кокс

Книга звука

Научная одиссея в страну акустических чудес

Лучшая книга для тех, кто интересуется миром звуков.

BBC Focus

Шедеврально.

Financial Times

Хотите узнать, как хлопать одной рукой? Обратитесь к Тревору Коксу. Увлекательная книга… Наводит на размышления.

Тибор Фишер, The Times

Интересная и познавательная книга о стране звуковых чудес заставит вас по-новому услышать мир, настроив свой слух.

Йен Томсон, Sunday Telegraph

Настоятельно рекомендуется музыкантам, продюсерам, звукоинженерам и всякого рода энтузиастам.

Лорен Лаверн, BBC RADIO 6 Music

Эта книга непременно захватит вас и в буквальном смысле раскроет ваши уши. Незаменимое чтение для всех любителей звуков.

Берни Краузе, музыкант и биоакустик

Книга Кокса — голос, пробивающийся сквозь грохот, рев и гул необычайного разнообразия природных и искусственных звуков, которые нас окружают. Эрудированный и приятный собеседник… Энтузиазм автора заразителен.

Каспар Хендерсон, Guardian

Вы получите удовольствие, следя за увлекательными путешествиями Кокса в «страну звуковых чудес». Его энтузиазм буквально осязаем, и наверняка каждый, кто прочтет эту книгу, захочет сам услышать хотя бы одно из описанных в ней чудес. Превосходный путеводитель для тех, кто интересуется природой звука.

Observer

Неотразимо оригинальная… В этой непринужденной и увлекательной книге научная терминология уравновешивается мальчишеским энтузиазмом Кокса и его искренним желанием донести до читателя красоту звуковых чудес.

Lonely Planet Traveller

Деборе

Пролог

«Это не опасно?» Я смотрел в открытый люк, из которого поднимались ядовитые испарения. Металлическая лестница уходила во тьму. Мне казалось, что для радиорепортажа об акустике канализационных труб потребуется официальное разрешение на осмотр. Однако он начался летним вечером с прогулки в лондонский парк. Бруно, у которого я брал интервью, извлек из рюкзака большой ключ, открыл обычную крышку люка и предложил мне спуститься. Законно ли бродить по канализационной системе без официального разрешения? А что, если туннель внезапно затопит? И не нужна ли мне канарейка, чтобы предупредить о ядовитых газах? Тем временем прохожие не обращали никакого внимания на двух человек, склонившихся над черным отверстием.

Я подавил страх и осторожно спустился по лестнице в канализационный коллектор на глубине около шести метров. Это был водосток, построенный в викторианские времена, — длинный цилиндрический туннель, облицованный кирпичом. Пол оказался скользким, а от запаха становилось дурно. Я изо всех сил хлопнул в ладоши, обтянутые резиновыми перчатками, и мысленно начал медленный отсчет — один, два, три… — засекая время, за которое утихнет звук. Через девять секунд ко мне вернулось тихое раскатистое эхо. Звук проходит километр приблизительно за 3 секунды, и, значит, мой хлопок преодолел 3 километра. Позже, пройдя приличное расстояние по туннелю, мы обнаружили заваленные гниющим мусором ступени, от которых отразился звук.

Я с трудом уклонялся от свисающих с низкого потолка сталактитов. Это был не хрупкий известняк, а покрытые коркой жирные отложения, прилипшие к кирпичам. Эти сталактиты из нечистот отламывались и падали на спину, царапали кожу. Рост у меня большой, так что голова путешествовала под самым потолком — ближе всего к отвратительным сталактитам, но в наилучшем положении, чтобы оценить неожиданный акустический эффект. Начиная радиорепортаж, я заметил, что мой голос отражается от кирпичных стен туннеля и словно по спирали уходит вдаль. Слова перемещались по круглому туннелю подобно мотоциклисту в цирке, выполняющему «мертвую петлю». Меня переполняло отвращение, зато уши наслаждались чудесным звуковым бриллиантом. Ничего подобного я раньше не слышал. И стал сомневаться: может, мне все это кажется? Может, это всего лишь иллюзия — вид цилиндрического туннеля обманывает мозг, заставляя думать, что звук движется по спирали? Нет. Когда я закрывал глаза, голос по-прежнему вибрировал, отражаясь от стен, и уходил вдаль по туннелю. Что же заставляло звук прижиматься к стенам и избегать центра? Я изучал архитектурную акустику двадцать пять лет, но такого эффекта никогда не встречал. Кроме того, голос Бруно, отражаясь от стен туннеля, приобретал металлическое звучание. Как такое возможно в месте, где нас окружали только кирпичи?

За те часы, когда я слушал канализационный туннель, на меня снизошло акустическое прозрение. Моя специальность — интерьерная акустика, по большей части я работал над тем, как убрать или минимизировать нежелательные звуки и акустические эффекты. Вскоре после защиты диссертации мне удалось изобрести новые методы разработки формы поверхностей, которые улучшают звук в театрах и звукозаписывающих студиях по всему миру. В аудитории Кресге в Массачусетском технологическом институте можно увидеть волнистые отражатели, которые я разработал, чтобы музыканты лучше слышали друг друга. Для репетиционного зала Benslow Music Trust в английском Хитчине я сконструировал неровность на вогнутой стене, чтобы отраженный звук не фокусировался в одной точке, искажая тембр.

В последние годы я исследовал, как плохая акустика и высокий уровень шума влияют на обучение. Очевидно, ученики должны слышать преподавателя, а для обучения требуется тишина, однако архитекторы, проектировавшие школы, создали настоящие акустические катастрофы. Хуже всего школы со свободной планировкой, где нет дверей и стен, в результате звуки из одного класса мешают всем остальным — ведь для их распространения нет препятствий. Академия бизнеса Бексли, открытая в Лондоне в 2002 г., вошла в шорт-лист премии Стерлинга, которую присуждает Королевский институт британских архитекторов. Однако открытые пространства стали причиной проблем с шумом, и местное управление образования потратило 600 тысяч фунтов (0,9 миллиона долларов) на установку стеклянных перегородок[1]. В процессе исследований в школах я воздействовал шумом на учеников, когда они выполняли несложные задания на понимание текста и вычисления в уме. В одном из тестов воспроизведение звуков шумной классной комнаты снижало когнитивные способности детей 14–16 лет до уровня контрольной группы 11–13 лет, работавшей в тишине.

В настоящее время мы с коллегами пытаемся улучшить качество пользовательского контента в интернете. Я затеял этот проект, устав слушать искаженные и зашумленные саундтреки к видеороликам из интернета. Мы разрабатываем программу, которая будет автоматически выявлять некачественный звук — например, проверять, не улавливает ли микрофон шум ветра. Идея заключается в том, чтобы предупредить пользователей о плохом звуке еще до начала записи или использовать автоматическую обработку, чтобы устранить некоторые помехи, подобно тому как цифровая камера находит дефекты изображения и автоматически настраивает время выдержки и фокус. Но прежде мы изучаем, как люди воспринимают качество звука. Насколько важно для вас качество звука, когда вы записываете выступление ребенка на школьном концерте? Мне кажется, что звуковые искажения важнее визуальных. Нечеткое видео с хорошим звуком, на котором записано пение ребенка, запечатлеет этот момент вашей жизни лучше, чем четкое видео с неразборчивыми словами и искаженным голосом.

Но в туннеле для сточных вод я вдруг понял, что искажение звука может быть красивым. Десятилетиями изучая звук, я кое-что упустил. Я был так занят устранением шума, что перестал слушать сами звуки. В подходящем месте такой «дефект», как фокусировка звука или металлическое спиральное эхо в канализационном туннеле, может производить поразительное впечатление. Возможно, неприятные, странные и искаженные звуки способны объяснить нам распространение звука в повседневных ситуациях или даже рассказать о том, как наш мозг обрабатывает звуковые сигналы. Когда я вылезал из туннеля, решение уже созрело: буду искать необычные акустические эффекты. И не только неблагозвучные. Я хотел услышать самые удивительные, неожиданные и величественные звуки — акустические чудеса мира.

Я рассчитывал, что найду в интернете список других странных звуков, которые стоит послушать. Но после душа, под которым я отскребал пахучие воспоминания о канализации, и нескольких часов в сети стало понятно, что сделать это будет непросто. Преобладание визуальной информации приглушило чувства, особенно слух. Это привело к тому, что мы выкладываем в сеть огромное число изображений необычных и красивых мест, но на удивление мало записей чудесных звуков. Подобно госпоже Звукозаписи из книжки «Мило и волшебная будка» (The Phantom Tollbooth) Нортона Джастера, я считаю, что мои сограждане не ценят благозвучие и предпочитают какофонию[2]. Но вместо того чтобы запереть звуки и принудительно установить тишину, как это делает госпожа Звукозапись, я бы хотел отыскать удивительные звуковые эффекты, услышать их и насладиться ими. Какие завораживающие звуки мы услышим, если только «раскроем» уши? Множество книг посвящено нежелательным шумам и способам избавления от них, но очень мало пишут о том, как лучше слушать, — о том, что специалисты по акустической экологии называют прочисткой ушей.

Теперь откройте книгу, осторожно перелистайте страницы и просто слушайте звук… это очень сложный звук… сначала звук пальца, скользящего по краю страницы, до того как вы ее перевернете, а затем звук самой поворачивающейся страницы[3].

Так Мюррей Шейфер, дедушка акустической экологии, показывает, что даже простейший объект, книга у вас в руках, способен издавать разнообразные звуки. У нее «масса возможностей», говорит он. Приведенный выше фрагмент упражнения по прочистке ушей прозвучал в радиопередаче в 1970-х гг. Слушатели совершенствуют свои слуховые навыки, изменяя процесс обработки звуков мозгом, а не чистят уши в буквальном смысле.

Шейфер советует радиослушателям избавиться от всех отвлекающих факторов «вроде еды, питья или курения, дышать размеренно и закрыть глаза, чтобы «ампутировать зрение». Ощущение может быть неприятным, хотя радиопередача похожа на диск для медитации, ее властный тон совсем не успокаивает. Мне это напоминает сцену из старого фильма про шпионов, где злодей «промывает мозги» главному герою.

Зато программа предлагает несколько любопытных упражнений: придумать звукоподражательное имя для звука захлопывающейся книги или воспроизвести звук, когда лист бумаги комкают и бросают в стену. Наверное, сегодня вы предпочли бы что-то другое — например звук падения электронной книги в ванну?

Шейфер пропагандирует прочистку ушей, полагая, что она необходима, чтобы улучшить восприятие звука, и что специалисты по городскому планированию обязаны регулярно проводить эту процедуру. В своей знаменитой книге «Звуковой ландшафт» (The Soundscape) Шейфер предлагает и другие способы прочистки ушей. Чаще всего он рекомендует умолкнуть на целый день и не обращать внимания на звуки, издаваемые другими. «Это трудное и даже пугающее упражнение», — пишет он. Те, кто с ним успешно справился, «потом отзываются о нем как о важном событии в их жизни»[4]. Мой коллега, инженер-акустик Билл Дэвис, считает такой эксперимент чрезмерным. «Если вы хотите, чтобы человек оценил звуки, — сказал он мне, — лучше совершить короткую звуковую прогулку»[5].

Звуковая прогулка — это очень просто. Нужно лишь прогуляться пешком пару часов, не произнося ни слова и полностью сосредоточившись на окружающих звуках. Впервые я отправился на такую прогулку в компании тридцати инженеров, артистов и специалистов по акустической экологии. Мы медленно брели по улицам Лондона. Какофония звуков, издаваемых машинами и другими людьми, резко контрастировала с нашим молчанием. Я чувствовал себя персонажем фантастического фильма, где показана печальная процессия людей, чей разум захвачен инопланетянами, — безмолвных зомби, шагающих к неминуемому концу света.

Наша группа повторяла звуковую прогулку, которую Мюррей и его коллеги впервые предприняли в 1970-х гг. Мы выполняли рекомендованные упражнения: сосчитать вертолеты, пролетающие над Риджентс-парк (сегодня можно считать самолеты), или подавить громкий шум, сознательно игнорируя его. Я выбрал самый назойливый — грохот отбойного молотка на Юстон-роуд.

Не обращать внимания на отбойный молоток оказалось очень трудно, почти невозможно. Попытка игнорировать грохот мгновенно привела к тому, что он стал еще более навязчивым — так работает наш слух. Тюлени, ныряя в воду, закрывают ушные проходы, но у нас нет возможности физически воспрепятствовать звуку. Мы не можем закрыть уши подобно тому, как закрываем глаза или отводим взгляд, не можем остановить вибрацию барабанной перепонки, крошечных костей среднего уха или волосковых сенсорных клеток внутреннего уха. Внутреннее ухо неизбежно вырабатывает сигналы, которые по слуховому нерву передаются в мозг. Царапанье ногтей по классной доске или финал симфонии Бетховена, приятные и неприятные звуки — все это передается от уха в мозг. Затем мозг должен решить, какие из этих звуков важны и достойны внимания, а какие можно проигнорировать. Нечто громкое и внезапное, вроде львиного рыка или скрежета автомобильных тормозов, мгновенно привлекает наше внимание, чтобы мы могли отреагировать на звук — сражаться или бежать. Если же звук не связан с опасностью, мы должны подумать и решить, на что именно стоит реагировать.

Первые исследования слухового внимания проводились после Второй мировой войны, когда армейские специалисты пытались понять, почему пилоты истребителей иногда игнорировали важные звуковые сообщения[6]. Типичная схема эксперимента: люди получают сообщение через наушники и повторяют вслух слова, прозвучавшие в одном наушнике. Одновременно через другой наушник транслируют отвлекающее сообщение. После теста испытуемые не могли его вспомнить. Ученые изменяли отвлекающее сообщение — меняли голоса или язык и даже воспроизводили текст в обратном порядке, — но большинство людей не замечали изменений[7]. Многие убеждены, что мы слушаем множество звуков одновременно, и даже полагают, что женщины справляются с этим лучше мужчин, но тесты доказывают: подобная способность — иллюзия. Мы всегда слышим что-то одно, быстро переключая внимание на другие звуки.

Следовательно, единственный способ заглушить отбойный молоток на Юстон-роуд — полностью сосредоточиться на другом звуке. Я выбрал двух незнакомцев, которые что-то бурно обсуждали на пороге паба. Попытка не прислушиваться к грохоту только делала его громче, но, переключив внимание на посторонние звуки, я смог использовать способность мозга подавлять фоновый шум.

За те несколько часов, когда я сосредоточился на звуковом ландшафте, мне удалось услышать негромкое пение птиц, неожиданную тишину на площади перед Британской библиотекой, почувствовать замкнутое пространство в туннеле под Юстон-роуд, заметить шелест плохо накачанных велосипедных шин на тротуаре. Интересные звуки вдруг стали очевидными и отчетливыми. Я с удивлением отметил, как по-разному звучат вокзалы; стук неспешных дизельных поездов на вокзале Кингс-Кросс делал его гораздо более аутентичным, чем Сент-Панкрас или Юстон. Конечно, не все звуки были приятными; очень раздражал грохот пластиковых чемоданов, которые волочили по платформам и тротуарам.

Специалисты по акустической экологии обладают удивительной способностью выявлять эти незаметные звуки, но звуковые прогулки и прочистка ушей помогут любому человеку научиться сознательно настраиваться и получать удовольствие от того, чего он раньше не замечал. Звуковая прогулка показывает, что в повседневной жизни есть звуки, способные удивить нас своим разнообразием и уникальностью, — нужно только прислушаться. Даже нечто привычное, вроде звука шагов, включает огромное количество разнообразных звуков, от цоканья высоких каблуков по мраморной плитке до скрипа кедов на полу спортзала. Если мы способны по походке узнавать приближающихся по коридору коллег, не видя их, то каких еще высот можно достигнуть, приложив сознательные усилия? Слух играет очень важную роль в нашем восприятии мира. В этой книге я надеюсь показать, как можно по-другому фильтровать информацию из окружающего мира, избавиться от чрезмерного доверия к зрению, а также продемонстрировать, как такое смещение фокуса внимания способно углубить понимание пространств, в которых мы обитаем, и получить от них удовольствие.

Специалисты по акустической экологии также обеспокоены сохранением акустической среды. Звуковой ландшафт не требуется поддерживать неизменным, но нам нужна уверенность, что важные звуки не останутся незамеченными — не только крики тех, кому грозит опасность, но и другие, которые могут быть нам полезны. Вскоре после своей звуковой прогулки я брал интервью у деятелей культуры из Гонконга для программы BBC о звуках, которым грозит исчезновение. Мои собеседники жаловались на утрату колоколов на башне причала в Коулуне, где швартуется «Звездный паром»; колокола исполняли мелодию «Вестминстерских курантов». Восстановление зданий и исполненная благих намерений реконструкция могут разрушить ценные акустические эффекты, как это случилось около ста лет назад в здании Капитолия в Вашингтоне — архитекторы переделали купол и ослабили фокусировку звука, которая искажала речь сенаторов. Акустики и историки лишь недавно начали документировать, сохранять и реконструировать акустику некоторых достопримечательностей. Сочетая новейшие методы предсказания архитектурной акустики, трехмерное воспроизведение звука и последние археологические открытия, ученые стали раскрывать древние звуки греческих театров и доисторических каменных кругов.

Еще одна серьезная опасность для звукового ландшафта — акустический смог от транспорта. Под водой усатые киты вынуждены издавать более громкие звуки, чтобы «перекричать» шум от проходящих судов. В городах птицы, например большие синицы, изменили свои песни, чтобы их можно было расслышать сквозь шум транспорта. Страдают и люди: почти 40 % американцев хотели бы переехать в менее шумное место, 80 миллионов жителей ЕС живут в неприемлемо шумных районах, а каждого третьего жителя Великобритании раздражает шум от соседей[8]. Неразборчивые объявления на станциях метро, рестораны, где нужно кричать, чтобы поддерживать разговор, раздражающие звонки мобильных — мы безо всякой необходимости страдаем от большого количества акустических помех.

Часть этой ненужной звуковой нагрузки — дело наших собственных рук. Многие получают ежедневную дозу музыки и речи через наушники, которые изолируют нас от звуков окружающей среды. Эта привычка укоренилась в нашей жизни: молодые тратят на прослушивание музыки и другой аудиоинформации на 47 % больше времени, чем пять лет назад[9]. Мы едем в машине, окруженные собственным контролируемым звуковым ландшафтом, но при этом пропускаем простые акустические радости: не только чириканье птиц, упорно сражающихся с гулом транспорта, смех на детской площадке или отрывок из разговора проходящих мимо незнакомцев, но также удивительную и уникальную акустику тех мест, где мы бываем каждый день. Некоторые районы города выглядят уродливо, но даже там, в обшарпанном тупике с граффити на стенах, вас могут ждать самые необычные звуковые эффекты.

На протяжении нескольких десятилетий инженеры-акустики пытались избавиться от нежелательного шума, но многие их попытки оказались тщетными из-за перемен в обществе. Современные автомобили гораздо тише старинного драндулета, но их количество значительно выросло, и уровень городского шума остался примерно тем же. В часы пик водители ищут менее загруженные дороги, в результате чего исчезают тихие места и тихие часы. Мне кажется, бесполезно убеждать людей не шуметь. Лучше поощрять их любопытство и желание слушать. Техника становится источником нежелательного шума, однако современные устройства ежедневно издают необычные и удивительные звуки. Гаджеты тренькают и жужжат, доставляя удовольствие и вызывая приятные воспоминания. Мои дети, наверное, будут вспоминать щелчки айфона уже после того, как его сменит более совершенное устройство. Надеюсь, внимание к акустическим чудесам потребует улучшения повседневного звукового ландшафта.

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]. 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].

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?

1

Самое звучное место в мире

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.

Книга рекордов Гиннесса описывает это явление как «самое долгое эхо», однако это неверный термин. Мои коллеги, специалисты по архитектурной акустике, используют термин «эхо» для описания случаев четко различимого повторения звука, что можно часто наблюдать в горах. Постепенное затухание звука акустики называют реверберацией.

Реверберация — это звук, сохраняющийся в помещении после того, как умолкнет речь или музыкальная нота. Музыканты и инженеры студий звукозаписи различают живые и мертвые помещения. Живое помещение похоже на ванную комнату — оно отражает голос, возвращая его к вам и вызывая желание петь. Мертвое помещение подобно роскошному гостиничному номеру: звук голоса поглощается мягкой обивкой мебели, шторами и ковром и быстро затухает. Ощущается ли помещение звонким или глухим, зависит в основном от реверберации. Слабая реверберация приводит к удлинению звука — этот эффект немного усиливает слова и ноты. В чрезвычайно живых местах, например в соборе, реверберация словно живет собственной жизнью и длится достаточно долго, чтобы ею можно было насладиться. Реверберация усиливает музыку и играет главную роль в богатстве звучания оркестра в большом концертном зале. Умеренная реверберация может усилить голос и облегчить разговор людей, находящихся в разных концах комнаты. Имеющиеся данные позволяют предположить, что размер помещения, воспринимаемый с помощью реверберации и других акустических признаков, определяет эмоциональную реакцию на нейтральные и приятные звуки. Маленькие помещения мы склонны воспринимать как более спокойные, безопасные и приятные, чем большие[12].

Мне представилась возможность исследовать известный своей акустикой мавзолей Гамильтона во время конференции акустиков в Глазго, программа которой включала экскурсию в часовню. Ранним воскресным утром я присоединился к двадцати специалистам в области акустики, стоящим у входа в мавзолей. Это величественное сооружение в романском стиле из хорошо подогнанных блоков песчаника, высотой 37 метров, охраняемое двумя громадными каменными львами. Дотошный наблюдатель может попытаться сделать какие-либо выводы о мужских достоинствах 10-го герцога Гамильтона по форме здания, которое представляет собой приземистый цилиндр с куполом. Мавзолей был построен в середине XIX в., но все захоронения из него давно убрали. Здание просело на 6 метров из-за расположенных под землей шахт, и крипту могло затопить водами реки Клайд.

Восьмиугольная часовня расположена на втором этаже и освещается неярким светом через стеклянный купол. В часовне четыре ниши и мозаичный мраморный пол из черных, коричневых и белых плит. Оригинальные бронзовые двери, источник рекордного эха (по образцу ворот Гиберти в баптистерии Сан-Джованни во Флоренции), установлены во второй нише. Напротив новых деревянных дверей находится постамент из одного куска черного мрамора, на котором раньше стоял древний алебастровый саркофаг египетской царицы, где покоилось забальзамированное тело герцога, и наш экскурсовод с удовольствием рассказывал ужасные истории, что тело пришлось укоротить, чтобы оно поместилось в саркофаге. В тот день, когда я был в часовне, постамент был заставлен ноутбуками, усилителями звука и другими инструментами для акустических измерений.

Часовня предназначалась для богослужений, но молиться в ней было невозможно. Акустикой она напоминала большой готический собор, и я мог разговаривать с коллегами, только если они стояли рядом, поскольку звук, отражающийся от стен часовни, делал мою речь неразборчивой. Но действительно ли это самое звучное место в мире? Это важно для меня как для инженера-акустика, поскольку изучение реверберации заложило основу современных научных методов, применяемых в архитектурной акустике.

Научная дисциплина, получившая название архитектурной акустики, появилась в XIX в. в результате работы Уоллеса Клемента Сэбина, блестящего физика, который, по свидетельству энциклопедии Британника, «не удосужился получить докторскую степень; его статьи немногочисленны, но превосходны по содержанию»[13]. В 1895 г. Сэбина, молодого профессора Гарвардского университета, попросили исправить ужасную акустику лекционного зала Музея Фогга, который (по словам самого Сэбина) «считался непрактичным и не использовался»[14]. Зал представлял собой просторное полукруглое помещение со сводчатым потолком. Речь в помещении звучала крайне невнятно — какой-то вязкий суп, который ожидаешь услышать скорее в мавзолее Гамильтона, чем в специально спроектированном лекционном зале. Особенно был недоволен залом Чарльз Элиот Нортон, читавший курс изящных искусств.

Представьте профессора Нортона, стоящего перед большой аудиторией и пытающегося рассуждать об искусстве, — строгий костюм, пышные усы, бакенбарды, редеющие волосы. Студенты сначала услышат звук, который идет непосредственно от профессора к их ушам — по прямой, по кратчайшему пути. Но за ним сразу же следуют отражения — звук, отразившийся от стен, сводчатого потолка, столов и других твердых поверхностей.

Эти отражения и определяют архитектурную акустику — то есть как люди воспринимают звук в помещении. Инженеры воздействуют на акустику, меняя размер, форму и планировку помещения. Вот почему мои коллеги акустики испытывают непреодолимое желание хлопнуть в ладоши и послушать, как отражается звук. (Моя жена пришла в ужас, когда я хлопнул в ладоши в крипте французского собора. Наверное, это один из самых необычных способов смутить супруга.) Хлопнув в ладоши, я слушаю, как долго затухают отражения. Если для угасания звука требуется много времени — время реверберации слишком велико, — то речь в таком помещении будет невнятной, поскольку соседние слова накладываются друг на друга и сливаются в одно. Как писал в XIX в. Генри Мэтьюз, реверберация «не станет вежливо ждать, пока оратор закончит; с момента начала и до самого конца речи она высмеивает его десятью тысячами языков»[15]. Именно это и происходило, когда профессор Нортон пытался прочесть лекцию. Студенты могли острить, что большинство лекций недоступно для понимания даже при хорошей акустике, но профессор Нортон был блестящим оратором и опытным преподавателем. В данном случае виновата была действительно аудитория, а не лектор.

В просторных помещениях с твердыми поверхностями, таких как соборы, мавзолей Гамильтона или похожий на пещеру лекционный зал в Музее Фогга, отражения слышны продолжительное время. Мягкие поверхности поглощают звук, уменьшая отражение и ускоряя затухание звука. Уоллес Сэбин экспериментировал с мягкими, звукопоглощающими материалами в лекционном зале — со стороны он выглядел как экзальтированный любитель подушек. Сэбин взял 550 метровых мягких сидений из соседнего кинотеатра и постепенно переносил их в лекционный зал Музея Фогга, чтобы проверить, что произойдет. Ему требовалась тишина, и поэтому он работал по ночам, когда студенты уходили домой, а на улицах прекращалось движение. Он измерял время полного затухания звука, но не хлопал в ладоши — непрерывно хлопать могут только профессиональные исполнители фламенко, — а использовал звук органной трубы.

Время до полного затухания звука Сэбин назвал временем реверберации, и в результате его работы появилось одно из главных уравнений акустики. Оно устанавливает связь между временем реверберации и размерами помещения, измеряемыми как физический объем, а также количеством звукопоглощающих материалов, таких как мягкие сиденья из экспериментов Сэбина или слой фетра дюймовой толщины, который он в конечном итоге использовал для облицовки стен лекционного зала, чтобы исправить его акустику. Одно из главных решений, которые принимают инженеры при проектировании помещения с хорошей акустикой — большой аудитории, зала судебных заседаний, офиса с открытой планировкой, — это желаемая длительность реверберации. После этого они могут использовать уравнение Сэбина, чтобы вычислить необходимое количество мягкого, звукопоглощающего материала[16].

Кроме времени реверберации, проектировщик должен учитывать частоту, которая напрямую связана с воспринимаемой высотой звука. Когда скрипач проводит смычком, струна ведет себя как крошечная скакалка, описывая круги. Если скрипач берет ноту, которую музыканты называют средним до, струна делает 256 оборотов в секунду. Вибрация скрипки посылает во все стороны 256 звуковых волн каждую секунду — с частотой 256 герц (Гц). Эта единица измерения была названа в честь Генриха Герца, немецкого физика XIX в., который первым научился излучать и принимать радиоволны. Самая низкая частота, которую может слышать человек, составляет около 20 Гц, а самая высокая (у молодых людей) — 20 000 Гц. Но наибольшее значение имеют частоты, расположенные в середине диапазона. Рояль издает звуки частотой от 30 до 4000 Гц. За пределами этого диапазона мы уже с трудом различаем высоту звука, и все ноты становятся похожими друг на друга. Выше 4000 Гц мелодии превращаются в бессмысленный свист человека, лишенного музыкального слуха. Наше ухо эффективнее всего усиливает и различает звуки на средних частотах, в диапазоне музыкальных нот. В этот диапазон попадает и речь, и поэтому при проектировке залов, предназначенных для исполнения музыки, акустические инженеры в своих расчетах используют частоты от 100 до 5000 Гц.

В 2005 г. Брайан Кац и Эварт Уэтерил применили компьютерные модели для оценки эффективности мер Сэбина в Музее Фогга. Они ввели в программу размер и форму лекционного зала и использовали уравнения, описывающие, как звук распространяется по помещению и отражается от поверхностей и объектов. Затем они добавили виртуальные звукопоглощающие материалы к модели зала, чтобы сымитировать действия Сэбина. Хотя акустика улучшилась, в некоторых местах речь по-прежнему оставалась плохо различимой. По словам одного из студентов, в зале были как места, где они хорошо слышали лектора, так и «мертвые зоны, в которых зачастую ничего невозможно было разобрать»[17]. Хотя результат получился далеким от совершенства, эксперименты Сэбина заложили основу для разнообразных акустических исследований. Его уравнения и сегодня составляют фундамент архитектурной акустики.

Мне нравится приходить в концертный зал и чувствовать контраст между маленьким холлом и огромным пространством самого зала. Из тесного прохода вы попадаете в просторное помещение, слушая тихие, исполненные ожидания разговоры и редкие громкие звуки, вызывающие мощную реверберацию. Особое волнение я испытываю, переступая порог симфонического зала в Бостоне. Бостонский симфонический зал — Мекка для многих акустиков, поскольку именно там Уоллес Сэбин применил свою новую науку, чтобы спроектировать аудиторию, которая до сих пор входит в тройку лучших в мире мест для исполнения классической музыки. Зал, построенный в 1900 г., имеет форму обувной коробки — длинный, высокий и узкий — с шестнадцатью копиями греческих и римских статуй, установленных в нишах над балконами. Обычно я устраиваюсь на одном из скрипучих кресел, обтянутых черной кожей, и слушаю, как настраивают инструменты музыканты Бостонского симфонического оркестра, расположившиеся на приподнятой сцене перед позолоченным органом. При первых же звуках музыки я понимаю, почему публика и критики так любят это место. Зал превосходно украшает и обогащает музыку — время реверберации в нем составляет 1,9 секунды[18]. Когда после умеренно громкого пассажа оркестр умолкает, для полного затухания звука требуется около 2 секунд.

Во время концерта на открытом воздухе оркестр может играть под навесом, в то время как зрители наслаждаются пикником. Нередко вечер заканчивается шампанским и грохотом фейерверка в небе. Это приятные концерты, но оркестр звучит тихо, как будто издалека. В хороших залах, таких как в Бостоне, музыка, наоборот, заполняет все помещение и окружает слушателей со всех сторон. Реверберация усиливает звучание оркестра, которое становится более громким и впечатляющим. Реверберация помогает получить богатый и яркий звук. Современный дирижер Адриан Боулт говорит: «Идеальным концертным залом, очевидно, является тот, в котором оркестр производит не слишком приятный звук, а слушатели получают нечто прекрасное»[19].

Преобразующий эффект реверберации не ограничен классической музыкой; он активно используется в поп-музыке. В 1947 г. популярный хит Peg o’ My Heart (медленная инструментальная музыка, исполнявшаяся на гигантских губных гармониках) группы Jerry Murad’s Harmonicats стал первой записью, в которой творчески использовалась реверберация[20]. С тех пор «искусственное эхо» составляет неотъемлемую часть инструментария музыкального продюсера. Оно делает голоса богаче и сильнее, подобно тому, что происходит во время выступления на сцене театра. Во многих телевизионных программах, когда петь пытаются люди со слабым голосом, можно услышать, как после первой же ноты инженеры звукозаписи на полную мощность включают реверберацию, чтобы спасти звук.

Реверберация — не единственная важная характеристика хорошего зала. Наверное, самым ярким примером неудачной концертной площадки может служить первый вариант филармонического зала в Линкольн-центре в Нью-Йорке, который открылся в 1962 г. (впоследствии был перестроен и получил название Эвери-Фишер-холл). Акустик Майк Бэррон описывает его «как самую известную акустическую катастрофу XX в.»[21]. Влиятельный музыкальный критик Гарольд Ч. Шонберг образно назвал его «гигантским желтым лимоном за 16 миллионов долларов»[22]. Специалист в области акустики Крис Джаффе вспоминал, как Шонберг «развлекался, сочиняя статью за статьей об ужасной акустике зала, в стиле мыльной оперы «Все мои дети»[23]. По иронии судьбы консультантом проекта был Лео Беранек, один из самых влиятельных специалистов по архитектурной акустике, единственная знаменитость, которого на конференциях преследуют поклонники. Помню, как столкнулся с Лео за завтраком на одной из конференций, когда я сам еще был молодым ученым. Это была превосходная возможность обсудить со «звездой» мои исследования по акустике концертного зала. К сожалению, он встретил меня вопросом, зачем я измерял эхо от утиного кряканья (см. главу 4).

По мнению Беранека, последние изменения в проекте испортили филармонический зал. Оригинальная идея предполагала простую «обувную коробку», похожую на симфонический зал в Бостоне. Но затем появились возражения — в проектируемом зале слишком мало мест. В газетах Нью-Йорка началась кампания по увеличению вместимости, и, как говорит Беранек, комитет, наблюдавший за строительством, «сдался»[24]. В новом проекте изменилась форма балконов и боковых стен, а также появились многочисленные отражатели на потолке. Когда зал открылся, критики начали жаловаться, что там слишком много высоких звуков и мало басов, а музыканты с трудом слышат друг друга, что влияет на слаженность оркестра. Вооруженный современным знанием, Беранек теперь утверждает, что без этих изменений «мы бы покорили Нью-Йорк»[25].

Огромное значение для качества концертного зала имеет форма помещения. Очень важно, как отражается звук с разных сторон, поскольку акустические волны, достигающие наших двух ушей, отличаются друг от друга. Отражению требуется больше времени, чтобы достичь дальнего уха; кроме того, это ухо попадает в акустическую тень и хуже воспринимает высокие частоты, поскольку им труднее огибать голову, чем низким. Эти два признака сигнализируют мозгу, что музыка идет не только со сцены. Благодаря боковым отражениям мы чувствуем, что окружены музыкой, и не воспринимаем ее как исходящую от исполнителей на далекой сцене. Кроме того, боковые отражения словно физически расширяют оркестр — этот эффект называется расширением источника, и зрителям он обычно нравится[26]. В симфоническом зале Бостона эффект достигается за счет узкого зала, обеспечивающего сильное боковое отражение. Научное объяснение боковых отражений привело к появлению новых конструкций и форм для залов. Недалеко от моего дома в Манчестере дает концерты оркестр Халле — в Бриджуотер-холле, построенном в 1990-х гг. Задняя часть зала состоит из отсеков, разделенных стенами наподобие террасных виноградников. Перегородки в зале установлены под таким углом, чтобы создавать боковые отражения.

При расчете реверберации необходимо найти тонкую грань между недостаточной (как на открытой площадке) и чрезмерной. Композитор и музыкант Брайан Ино так излагал последствия чрезмерной реверберации в Королевском Альберт-холле до его реконструкции:

Это было ужасно, любой музыкальный фрагмент с ритмом или быстрым темпом полностью терялся, поскольку каждая нота звучала гораздо дольше, чем требовалось. Мне это напомнило урок в художественной школе, когда мы рисовали очень толстую натурщицу. У нее уходило 20 минут на то, чтобы устроиться, а рисовать ее было невозможно. Примерно так же выглядит попытка играть быструю музыку при слишком сильной реверберации[27].

Желательный уровень реверберации зависит от музыки. Сложная камерная музыка Гайдна или Моцарта сочинялась для прослушивания во дворцах и поэтому звучит лучше всего в небольших помещениях с малым временем реверберации — скажем, 1,5 секунды. Французский композитор-романтик Гектор Берлиоз писал о музыке Гайдна и Моцарта, исполняемой «в слишком большом и акустически неподходящем здании», что с тем же успехом это можно было делать в поле: «Она звучала слабо, холодно и нестройно»[28].

Романтическая музыка Берлиоза, Чайковского или Бетховена требует более длительной реверберации, чем камерная, — время реверберации должно быть около 2 секунд. Для органной музыки или хора — еще больше. Известный американский органист Э. Пауэр Биггс говорил: «Органист использует все время реверберации, которое у него есть, а затем просит еще немного… Многие органные произведения Баха рассчитаны… на использование реверберации. Вспомните о паузе, которая следует за ярким вступлением знаменитой токкаты ре минор. Совершенно очевидно, что она предназначена для наслаждения нотами, повисшими в воздухе»[29].

Королевский фестивальный зал в Лондоне был построен в 1951 г. для Фестиваля Британии и должен был помочь поднять дух нации после многолетнего аскетизма и карточной системы во время и после Второй мировой войны[30]. Критики восхищались зданием, но акустики разошлись во мнениях относительно качества концертного зала. В конечном итоге они пришли к выводу, что время реверберации слишком мало — всего полторы секунды. В 1999 г. дирижер сэр Саймон Рэттл говорил: «Королевский фестивальный зал — худшая из крупных концертных площадок Европы. После получасовой репетиции пропадает желание жить»[31]. Главным консультантом по акустике при проектировании зала был Хоуп Багенал. Инженер-акустик Дэвид Тревор-Джонс писал, что «широкое либеральное образование» Багенала имело большое значение, поскольку было основой «любознательности и… компетентности, позволявшей использовать тот объем физических знаний из области акустики, который требовался»[32]. Уравнение Сэбина продемонстрировало бы Багеналу, что имеются два способа улучшить акустику зала. Первый — увеличить размер помещения, чтобы обеспечить пространство для распространения отраженного звука. Можно было бы увеличить высоту потолка, но это обошлось бы слишком дорого. Второй способ — ухудшить звукопоглощение. Багенал порекомендовал убрать 500 кресел, чтобы увеличить время реверберации, но его совету не последовали[33]. В результате было выбрано революционное решение: использовать электронику для искусственного улучшения акустики.

В углубления на потолке зала были вмонтированы микрофоны, которые воспринимали определенные частоты. Электрические сигналы от микрофонов затем усиливались и подавались на динамики, также размещенные на потолке. Получалась звуковая петля — по проводам от микрофона к динамику, а затем по воздуху от динамика к микрофону. Это позволяло увеличить длительность звуков, создавая искусственную реверберацию. Замечательное инженерное достижение, учитывая несовершенную электронику 1960-х гг. Изобретателем системы усиленного резонанса был Питер Паркин, который увлекся акустикой во время Второй мировой войны, помогая разрабатывать средства противодействия акустическим подводным минам. Во время работы над Королевским фестивальным залом домой к Паркину протянули выделенную телефонную линию, чтобы он мог слушать звук и проверять работу системы[34]. Он пытался выявить недостатки в системе, которые могли привести к появлению положительной обратной связи и усилению звука — результатом стали бы завывание и скрежет, ассоциируемые со стилем хеви-метал.

Электронная система Питера Паркина увеличила время реверберации с 1,4 до более 2 секунд для низких частот, и звук в зале значительно «потеплел». Но Паркин никому не рассказывал о своем достижении. Использование электронного усиления для классической музыки воспринимается неоднозначно, и поэтому систему усиленного резонанса устанавливали поэтапно, не информируя оркестр, публику и дирижеров. Только после того как полностью отлаженная система отработала восемь концертов, инженеры раскрыли секрет. Систему использовали до декабря 1998 г., когда было найдено другое решение, без электроники.

Я всегда считал, что классическую музыку не следует усиливать электронными средствами, в чем убедился лет двадцать назад, когда присутствовал на демонстрации различных электронных систем в одном из театров в окрестностях Лондона. По мере того как инженеры переключали настройки, я слышал странные металлические оттенки и неестественные искажения, а иногда мне начинало казаться, что звук идет сзади, а не со сцены. Удивительно, но эта демонстрация была предназначена для того, чтобы убедить людей покупать новую технику. Тем не менее современные цифровые системы, используемые во многих театрах, бывают чрезвычайно эффективными. В прошлом году я слышал одну такую систему на конференции по акустике: щелчком переключателя конференц-зал превращался в драматический театр или большой концертный зал с естественной акустикой.

В список самых звучных мест в мире войдут многие мавзолеи: Тадж-Махал и Гол-Гумбаз в Индии, мавзолей Гамильтона в Шотландии и «Томба Эммануэле» в Осло[35]. Большой объем и твердые каменные стены делают эти сооружения чрезвычайно «живыми».

Художник Эммануэль Вигеланн построил «Томба Эммануэле» в 1926 г. как музей для своих работ, но потом решил сделать здание местом своего последнего упокоения. Норвежский акустик и композитор Тор Халмраст, величественный и громогласный, рассказывал, как ему пришлось согнуться, чтобы войти в «Томба Эммануэле», — в буквальном смысле поклониться праху художника, урна с которым была установлена над входом. Халмраст вошел в высокое помещение с цилиндрическим сводом и фресками на стенах. «Поначалу ты почти ничего не видишь, — объяснял он, — потому что стены очень темные. Через какое-то время начинаешь различать роспись на стенах и каменную резьбу на потолке: события всей жизни, от зачатия (и даже само зачатие) до смерти»[36]. На одной из фресок изображен столб дыма и дети, поднимающиеся от двух скелетов, лежащих в «позе миссионера». Реверберация на средних частотах длится 8 секунд, чего можно ожидать в очень большой церкви, — Халмраст считает, что это очень много, учитывая относительно скромные размеры помещения[37].

Откровенно сексуальные фрески в «Томба Эммануэле» резко контрастируют со строгим убранством мавзолея Гамильтона, но в каком помещении реверберация сильнее? Мировой рекорд был зарегистрирован после хлопка дверей в часовне мавзолея, однако этот эксперимент никак не назовешь научным. Чтобы должным образом сравнить реверберацию, требуются исходные звуки равного качества и силы[38]. Если бы измерения проводила главная героиня сказки Хилэра Беллока «Про девочку Анну, которая для забавы хлопала дверью и погибла» (Rebecca Who Slammed Doors for Fun and Perished Miserably), она хлопнула бы дверью изо всех сил и для затухания звука потребовалось бы много времени[39]. У менее энергичного экспериментатора получилось бы и меньшее время.

Для моего посещения мавзолея Гамильтона акустик Билл Мактаггарт приготовил необходимую измерительную аппаратуру. На треноге был установлен странного вида динамик, который излучал звук во всех направлениях (рис. 1.1). Он имел форму додекаэдра, а размером напоминал большой надувной мяч для игры на пляже. Микрофон на другой треноге располагался в нескольких метрах от динамика. Оба устройства были подключены к анализаторам, на экранах которых можно было наблюдать зигзагообразные линии, идущие из верхнего левого угла в нижний правый, — так отображалось затухание звука. Обычно инженеры-акустики используют подобное оборудование для проверки звукоизоляционных свойств стен, которые не должны пропускать звуки из соседних домов, а также для оценки реверберации в аудиториях (не мешает ли она вести занятия).

Рис. 1.1. Динамик, использованный для эксперимента в мавзолее Гамильтона, и купол

Билл подал сигнал, и я поспешил заткнуть уши пальцами, чтобы не оглохнуть. Динамик взревел так громко, что неприятные ощущения испытал даже я, несмотря на закрытые слуховые каналы. Через 10 секунд Билл выключил динамик и стал измерять затухание звука, а я освободил уши, чтобы насладиться реверберацией. Гладкие массивные стены отлично отражали звук, и прошло очень много времени, прежде чем наступила полная тишина. Оглушительный рев из динамиков превратился в урчание, которое кружилось у меня над головой и, затухая, исчезало под самым куполом. За секундой тишины последовала оживленная дискуссия присутствовавших акустиков.

Какое же время реверберации у мавзолея Гамильтона? Это просторное помещение с каменными стенами, и поэтому время реверберации существенно отличается для низких и высоких частот. На низкой частоте — скажем, 125 Гц, что на октаву ниже среднего до (типичная частота для бас-гитары), — время реверберации равнялось 18,7 секунды. На средних частотах — чуть больше 9 секунд[40]. Впечатляюще, но если это самая продолжительная реверберация в мире, то я очень удивлюсь.

На средних частотах мы лучше всего различаем речь, а наш слух обладает максимальной чувствительностью, и поэтому именно в этом диапазоне время реверберации важно для возможности отчетливо слышать. Неудивительно, что пришлось отказаться от мысли проводить богослужения в часовне. Нормальный темп речи — приблизительно три слога в секунду. В мавзолее вы успеете произнести несколько слов, прежде чем через 9 секунд затихнет звук первого. Звуки от разных слов неизбежно будут смешиваться и накладываться друг на друга. В часовне можно разговаривать, если стоишь рядом с собеседником, потому что прямой звук от близкого источника гораздо громче отражений, которые в этом случае легко игнорировать. Помогает также замедленная речь. Но, если вы стоите достаточно далеко от собеседника, прямой звук будет слабее отражений и реверберация заполнит паузы между слогами, сгладив пики и провалы звуковой волны, что сделает речь неразборчивой.

Размеры некоторых соборов в десятки раз превышают размеры часовни в мавзолее Гамильтона, а, согласно уравнению Сэбина, больший объем предполагает и большее время реверберации. Громадные, величественные соборы, построенные для прославления Бога, естественно, обладают впечатляющей акустикой. Звук ассоциируется с духовностью. Сильная реверберация требует от верующих молчания или едва слышного шепота, поскольку более громкая речь усиливается отражениями, создавая неприятную какофонию. Во время богослужения слова проповеди и музыка словно обволакивают вас, подобно вездесущему Богу, которому вы молитесь. Акустика также повлияла на характер богослужения — напевность и медленный темп речи помогают преодолеть последствия сильной реверберации, характерной для таких пространств[41].

Много веков назад священнослужитель стоял в алтаре, практически отделенный от верующих, которые собирались в нефе. Обычно звук шел к пастве лишь через небольшое отверстие над алтарной преградой, под тимпаном. Священнослужитель произносил проповедь, стоя лицом к алтарю и спиной к верующим, так что звук, достигающий их ушей, представлял собой смесь отражений от стен и потолка. Но поскольку богослужение велось на латыни, то вполне резонно будет предположить, что в неразборчивости речи виновата вовсе не акустика.

После Реформации XVI в. все изменилось: «Книга общей молитвы» требовала от пастора выбирать такое место, откуда его было бы хорошо слышно[42]. Служба велась на английском языке, и это означало, что слова молитвы должны быть разборчивыми. Такие нововведения, как кафедра в нефе, позволили верующим слышать более отчетливо. Отражения присутствовали, но прямой звук быстро достигал ушей слушателей, а часть сильных отражений приходила почти сразу, что помогало коммуникации. Но последующие отражения делали речь невнятной.

Почему одни отражения полезны, а другие мешают слушать? Все дело в том, как эволюционировал наш слух с целью приспособиться к сложному звуковому ландшафту. В соборе, как и в большинстве других мест, наш слух бомбардируется отражениями, приходящими со всех сторон — от пола, стен, потолка, скамей, прихожан и т. д. В большом соборе может насчитываться несколько тысяч отражений в секунду[43]. Восприятие каждого отдельного звука быстро приведет к перегрузке слуха. Поэтому внутреннее ухо и мозг объединяют отражения в одно звуковое событие. Например, если мы хлопаем в ладоши в помещении, то обычно слышим только один хлопок, хотя в действительности ухо воспринимает несколько тысяч немного отличающихся отражений, сопровождающих основной звук. Помещение не превращает одиночный хлопок в ладоши в аплодисменты.

Наше ухо отличается некоторой медлительностью, наподобие боксера-тяжеловеса. При очень коротком звуке вроде хлопка в ладоши — в случае с боксером при пропуске быстрого удара — системе требуется определенное время, чтобы отреагировать на стимул. Кроме того, реакция и уха, и боксера сохраняется и после исчезновения стимула: боксер какое-то время раскачивается, пропустив удар, а волосковые клетки внутреннего уха продолжают посылать сигналы в мозг после того, как хлопок уже прекратился. В дополнение к этой замедленной реакции уха мозг постоянно пытается понять смысл электрических сигналов, приходящих по слуховым нервам. Мозг использует разную тактику, чтобы отделить прямой звук речи священника от трясины последующих отражений, приходящих с разных концов собора[44].

Если священник стоит сбоку, то ближайшее к нему ухо воспринимает более громкие звуковые волны, поскольку они должны обогнуть голову, чтобы достигнуть другого уха. Поэтому мозг воспринимает в основном сигнал от ближайшего к источнику звука уха, где прямой звук громче и его легче выделить на фоне отражений. Многочисленные отражения с разных сторон мешают сфокусировать внимание, поскольку в результате нежелательной реверберации оба уха становятся перегруженными.

Если священник находится прямо перед слушателем, то мозг прибегает к другой тактике. В этом случае складываются сигналы от обоих ушей. Слова, приходящие непосредственно от священника, формируют одинаковые сигналы в обоих ушах, поскольку голова симметрична и звук проходит одинаковое расстояние. Сложение сигналов от обоих ушей усиливает прямой звук. Боковые отражения доходят до разных ушей не одновременно, и при сложении сигналов часть отражений заглушают друг друга. Эта бинауральная обработка повышает громкость речи по сравнению с реверберацией[45].

В больших старых церквях часто можно увидеть деревянную крышу (балдахин) прямо над кафедрой. Балдахин формирует полезные отражения, которые прибывают достаточно быстро и усиливают прямой звук. Кроме того, балдахин не дает голосу священника подниматься к потолку, отражаться и возвращаться с таким опозданием, что речь делается невнятной.

Сегодня для того, чтобы сделать речь разборчивой, в церквях используются громкоговорители. Подобно балдахину, они направляют речь священника к слушателям, улучшая соотношение между прямым звуком и отражениями. Прежние системы использовали несколько динамиков, поставленных друг на друга, — идея заключалась в том, что звук от динамиков складывается и направляет речь к аудитории. Более современные системы используют сложную обработку сигнала, чтобы изменять звук, выходящий из каждого динамика, создавая узкий луч, направленный только на верующих[46].

Если для речи большие церкви — это настоящий кошмар, то для органной музыки они служат великолепной концертной площадкой. Вот как описывает свои ощущения Питер Смит: «Мелодическая линия доминирует, но ее аккорды сражаются с затухающими отголосками предыдущих аккордов. Результатом становится столкновение, диссонанс, который добавляет пикантности восприятию. В большом соборе присутствует богатство звука… которого нет в концертном зале»[47].

Церкви оказали сильнейшее влияние на развитие музыки. Ярким примером может служить церковь Святого Фомы (Tomaskirche) в немецком Лейпциге. До Реформации голос священника затухал там 8 секунд. В середине XVI в. церковь перестроили, чтобы верующие могли понимать проповеди. Появились деревянные галереи и драпировки, которые уменьшали реверберацию, сократив время затухания звука до 1,6 секунды. Переместившись в XVIII в., мы обнаружим, что один из канторов, Иоганн Себастьян Бах, использовал уменьшенную реверберацию, чтобы сочинять более сложную музыку с более быстрым темпом. Хоуп Багенал, главный консультант по акустике проекта Королевского фестивального зала в Лондоне, считал, что появление в лютеранских церквях галерей, уменьшавших реверберацию, стало «самым важным событием в истории музыки, потому что непосредственно привело к «Страстям по Матфею» и Мессе си минор[48].

Какова же реверберация в самых больших соборах? Собор Святого Павла в Лондоне строился с 1675 по 1710 г. и должен был заменить предшественника, разрушенного Великим лондонским пожаром. Построенный по проекту сэра Кристофера Рена, он имел объем 152 000 кубических метров. На средних частотах время реверберации там составляет 9,2 секунды, а на низких частотах (125 Гц) чуть больше, 10,9 секунды[49]. Это большое время затухания, однако на низких частотах в мавзолее Гамильтона реверберация сильнее — вероятно, из-за меньшего количества окон (которые очень хорошо поглощают низкие частоты). Время реверберации в соборе Святого Павла типично для других больших готических соборов, и поэтому пальма первенства среди всех религиозных сооружений, по всей видимости, принадлежит мавзолею.

А как насчет естественных пространств, например пещер? Американские военные заинтересовались акустикой пещер и туннелей во время охоты за Усамой бен Ладеном в Афганистане. Дэвид Боуэн, акустик из консультационной фирмы Acentech, проводил эксперименты, когда солдаты четыре или пять раз стреляли у входа в пещеру, а акустический отклик регистрировался приборами. Ответвления, сужения и каверны изменяют реверберацию звука. Эта информация возвращается к микрофонам у входа, позволяя сделать вывод о геометрии пещеры[50].

Геометрия пещеры может стать источником великолепных ревербераций. Сму-Кейв на северном побережье Шотландии расположена в местности, которая считается одной из самых диких и красивых в Британии, со скалистыми зелеными горами и красивыми песчаными пляжами, о которые разбиваются волны. Через девять месяцев после посещения мавзолея Гамильтона я приехал в пещеру в надежде найти еще более звучное место. Через большую арку я вошел внутрь известняковой скалы, сформированной морскими волнами. Но в первом зале реверберация оказалась слабее, чем я ожидал, — из-за широкого входа и отверстия в потолке звук быстро затухал. Второй зал было гораздо интереснее, с водопадом, низвергавшимся с высоты 25 метров из отверстия в потолке. Звук был громким и всепоглощающим; с закрытыми глазами определить его источник было очень трудно: рев водопада отражался от всех стен пещеры.

Фингалову пещеру на шотландском острове Стаффа приблизительно в 270 километрах к юго-западу от Сму-Кейв украшают базальтовые колонны. В 1829 г. звук атлантического прилива, отражавшийся от стен и колонн пещеры, произвел огромное впечатление на композитора Феликса Мендельсона. Вот что он писал сестре Фанни, вложив в письмо первый двадцать один такт своей увертюры «Гебриды»: «Чтобы ты поняла, как сильно повлияли на меня Гебриды, посылаю тебе то, что я здесь сочинил»[51]. Дэвид Шарп из Открытого университета Великобритании измерил время реверберации пещеры — 4 секунды, нечто среднее между концертным залом и собором[52].

Пещеры бывают огромными, но даже в самых больших реверберация не сильнее, чем в величественных соборах. Описывая исполнение авангардной музыки Карлхайнцем Штокхаузеном в ливанской пещере Джейта, акустик Барри Блессер отмечает, что, несмотря на внушительный размер, которому должна соответствовать длительная реверберация, пещеры обычно состоят из нескольких соединяющихся камер, и потому реверберация звука в них «смягчается, достигая лишь средней интенсивности»[53]. При каждом отражении звуковой волны ее энергия уменьшается. В пещере с множеством боковых ходов стены грубые и неровные. Выступы и впадины искажают звук, заставляя его многократно отражаться в проходах и быстрее угасать. Самые звучные места обладают не только гладкими стенами, но и простой формой, а это значит, что они рукотворные.

В 2006 г. японский музыкант, мастер по изготовлению музыкальных инструментов и шаман Акио Сузуки вместе с саксофонистом, импровизатором и композитором Джоном Бутчером отправился в музыкальное турне по Шотландии под названием «Звучащие пространства». Реклама сообщала, что цель турне — «освободить звук» необычных мест, в том числе старого резервуара для воды в Уормите: «Боже, какой там невероятный звук, какое гулкое затухание и… эхо, бегущее вдоль бетонных стен. Обычно я бы сказал, что это худшая из сценических площадок, но для этого турне она просто идеальна»[54].

Состоявшийся ранее разговор с Майком Кэвизелом, отвечающим за звук в отделении игр корпорации Microsoft, пробудил у меня интерес к такого рода местам. После того как я прочел основной доклад на конференции в Лондоне, Майк подошел ко мне и рассказал о похожем водном резервуаре в США. Он говорил, что необычная акустика и темнота делают его «одним из самых волнующих и физически дезориентирующих мест, в которых мне приходилось бывать». Майк также описал, как отражения влияют на речь. «Ты мгновенно забываешь о том, что говоришь, и не можешь сосредоточиться ни на чем, кроме акустики». Реверберация настолько сильная, что «очень трудно сформулировать… четкие мысли или предложения, — рассказывал он, — и все быстро сводится к тому, что люди начинают свистеть или хлопать в ладоши, проверяя акустику»[55].

Заинтересовавшись местом с таким необычным звуком, я решил посетить Уормит — через пару дней после мавзолея Гамильтона. В компании Arika, организовывавшей турне «Звучащие пространства», меня направили к ее владельцу, Джеймсу Паску, который был рад мне все показать. Он объяснил, что приобрел участок земли, на котором имелись два подземных резервуара; меньший переоборудовали в просторный гараж под домом, а больший остается пустым и располагается под лужайкой в саду.

Мы прошли в сад, обсуждая состояние и историю муниципальной инфраструктуры Уормита. Резервуар построили в 1923 г. с расчетом на большой город, но началась война, и Уормит так и не вырос. В конечном итоге стоимость обслуживания чрезмерно большого резервуара стала настолько велика, что его вывели из эксплуатации.

В тот день было очень ветрено, осеннее солнце отражалось от залива Ферт-оф-Тей, на противоположном берегу которого виднелся город Данди. Лужайка в саду была необыкновенно ровной. Из земли торчали черные вентиляционные трубы, указывая на то, что находится внизу. Джеймс открыл заросшую травой крышку люка, спросил, не беспокоюсь ли я насчет здоровья и безопасности, и спустился по лестнице в темноту, после чего включил свет.

Лестницы напоминали корабельные трапы. Первая вела к небольшой площадке, после чего мне пришлось осторожно перелезть через сетчатое ограждение, чтобы добраться до второй лестницы, которая спускалась на пол. Огромное помещение, освещенное дневным светом, проникающим через открытый люк, и одной лампочкой, на вид ничем не примечательно. Просто бетонная коробка длиной около 60 метров, шириной 30 метров и высотой 5 метров[56]. На поверхности бетонных стен отпечаталась текстура деревянной опалубки, использовавшейся для их возведения (как в Королевском национальном театре в Лондоне). Похоже на муниципальный гараж с лесом бетонных колонн на расстоянии около 7 метров друг от друга, поддерживающих бетонный потолок (рис. 1.2). На полу виднелись лужи, а воздух был прохладным, как в естественной пещере.

Рис. 1.2. Резервуар для воды в Уормите (снято с очень большой выдержкой)

При первых же звуках проявила себя акустика помещения: грохот нарастал и окутывал нас, словно плотный туман. Многие звучные помещения имеют такую акустику, что разговаривать в них практически невозможно. Но не в этом резервуаре[57]. К моему удивлению, мы могли беседовать, даже находясь на значительном расстоянии друг от друга, что было бы невозможно в не менее звучном мавзолее Гамильтона[58]. Как в соборе — с тем преимуществом, что здесь я мог кричать и хлопать в ладоши. Именно крики позволили «невероятной» акустике резервуара проявить себя в полную силу; казалось, раскатистое эхо будет звучать вечно.

Я захватил с собой несколько воздушных шариков, которые надул и проколол, чтобы оценить время реверберации. Как и в мавзолее, самые впечатляющие результаты получились на низких частотах: 23,7 секунды на частоте 125 Гц. На средних частотах, самых важных для речи, время реверберации оказалось более скромным — 10,5 секунды.

Саксофонист Джон Бутчер во время турне «Звучащие пространства» сделал запись в резервуаре в Уормите. В рецензии в журнале Wire описывается, как он «атакует пространство»[59]. В пьесе Бутчера «Крики из ржавой клетки» (Calls fom a Rust Cage) зачастую трудно выделить звук саксофона среди необычного электронного свиста, вздохов и всхлипов, похожих на звуки горна. Уилл Монтгомери описывает в Wire, как в середине композиции Бутчер «внезапно переходит к бурному цикличному дыханию с пышным глиссандо (что… напоминает начало «Рапсодии в стиле блюз»)»[60]. Это один из музыкальных подходов к такому звучному месту: принять диссонирующий шум, создаваемый продолжительными нотами, и использовать его.

Другой подход применил американский музыкант Стюарт Демпстер, играющий на тромбоне и диджериду, в своем альбоме «Подземное эхо из капеллы в цистерне» (Underground Overlays from the Cistern Chapel). Цистерна, о которой идет речь, — это резервуар Dan Harpole Cistern в парке Форт Уорден в штате Вашингтон, то самое место, которое Майк Кэвизел называл волнующим и дезориентирующим. Он очень похож на резервуар в Уормите, только имеет цилиндрическую форму. Его построили для хранения 7,5 миллиона литров воды, которую планировалось использовать для тушения пожаров. В литературе и в интернете встречаются упоминания о 45-секундной реверберации. Это значит, что громкость прозвучавшей ноты уменьшается наполовину только через 3 секунды и для разделения нот музыканты должны играть невероятно медленно[61]. В журнале Billboard запись Стюарта Демпстера и его коллег описывается как «чрезвычайно спокойная музыка, в которой малейшие изменения вызывают цепную реакцию, а постепенное нарастание звука подобно приливным волнам»[62]. Дебра Крейн писала в Times, что в музыке присутствует «сверхъестественная, волшебная безмятежность, которая обволакивает тебя гипнотической радостью»[63]. Ноты, которые разделяют несколько секунд, наслаиваются друг на друга, обогащая звучание, и музыкант должен учитывать взаимодействие далеко отстоящих друг от друга нот; в противном случае возникает сильный диссонанс. Стюарт Демпстер отмечал: «Обычно, когда вы останавливаетесь после ошибки, то ошибка имеет склонность тоже останавливаться, но [в резервуаре] этого не происходит; она остается и смеется над вами… Нужно быть ловким композитором [или импровизатором] и встраивать все свои ошибки в пьесу»[64].

Я слушал альбом, наслаждаясь медитативной полифонией, но особое внимание обращал на окончания музыкальных фраз, потому что после того, как инструменты умолкали, звук естественным образом перемещался по резервуару. По этим фрагментам можно оценить время реверберации. Больше десяти лет мы с коллегами разрабатывали методы вычисления времени реверберации по речи или музыке. Идея заключалась в том, чтобы проводить измерения в концертных залах, на железнодорожных вокзалах и в больницах, заполненных людьми. Обычно измерение реверберации требует громких звуков: выстрелов или динамиков, излучающих шум или медленные глиссандо. Это неприятные и вредные для слуха звуки. У людей, присутствующих в помещении, также есть вызывающая раздражение привычка комментировать звук — «Ой, как громко!» — во время измерений. Но звуки оркестра в концертном зале или речь преподавателя в аудитории — не слишком подходящие для измерений — содержат в себе эффекты акустики помещения; трудность заключается в том, чтобы отделить эти эффекты от самой музыки или речи. В настоящее время один из самых перспективных методов состоит в использовании алгоритмов компьютерной обработки для извлечения информации из аудиозаписи. Широко известно приложение Shazam, которое использует микрофон мобильного телефона, чтобы по короткому фрагменту определить музыкальное произведение. Другие алгоритмы пытаются автоматически записать ноты или определить музыкальный жанр неизвестных аудиофайлов.

Применение нашего алгоритма к записи Стюарта Демпстера дало время реверберации 27 секунд для низкочастотного диапазона, характерного для тромбона и диджериду[65]. Судя по всему, американский резервуар звучнее шотландского. Но для полной уверенности я хотел измерить стандартную реакцию на импульс. При проектировании нового зала инженеры-акустики используют графики и таблицы для времени реверберации и других параметров, чтобы проверить, отвечает ли помещение предъявляемым требованиям. Однако эти научные данные в виде графиков и чисел ничего не говорят архитекторам, и поэтому акустики все чаще обращаются к акустическому факсимиле помещения, которое предлагают прослушать клиенту. Эта аурализация начинается с фрагмента музыки, записанного в абсолютно «мертвом» помещении, наподобие безэховой камеры (о ней говорится в главе 7). Другими словами, это звучание оркестра вне помещения. Затем акустики моделируют, как будет звучать музыка в проектируемом пространстве. В прошлом реакцию на импульс получали из уменьшенных моделей залов в одну десятую или одну пятидесятую натуральной величины, но теперь расчеты ведутся на компьютере.

Для аурализации подходит и реакция на импульс, измеренная в реальном помещении, поскольку ее также можно преобразовать в алгоритмы искусственной реверберации, используемые музыкантами и звукоинженерами для создания саундтреков к фильмам и видеоиграм. В одной из таких программ реверберации я наткнулся на библиотеку реакций на импульс, в которой оказались три реакции, измеренные в американском резервуаре. На низких частотах время реверберации Dan Harpole Cistern совпадало со значением для резервуара в Уормите: 23,7 секунды. Но на средних частотах побеждает американской резервуар — 13,3 секунды. Это время реверберации больше, чем в самых больших соборах.

Вход в комплекс нефтехранилища в Инчиндауне неподалеку от шотландского города Инвергордон напоминает вход в тайное логово злодея из фильма о Джеймсе Бонде. 210-метровый бетонный туннель, очень узкий и низкий, чуть выше моего роста. Он идет вверх с небольшим уклоном, и по мере удаления от входа дневной свет постепенно бледнеет, а мой фонарь тщетно пытается осветить дорогу впереди. Бетонная облицовка заканчивается, и в скалистой нише слева открывается проход в нефтяной резервуар номер один. Но это не дверь, потому что единственный способ преодолеть бетонную стену толщиной 2,4 метра и попасть внутрь гигантского нефтяного резервуара — труба диаметром 46 сантиметров. Думать о клаустрофобии времени нет, поскольку у другого конца трубы находится, вероятно, самое звучное пространство в мире.

Я приехал в Инчиндаун через девять месяцев после посещения Уормита, чтобы увидеть резервуары, в которых когда-то хранилось дизельное топливо для кораблей. Эти резервуары предназначались для обслуживания якорной стоянки военно-морского флота в Кромарти-Ферт у подножия холма. Из-за усиления немецкой авиации в 1930-х гг. и угрозы, которую представляли дальние бомбардировщики, резервуары строились в обстановке строгой секретности и поэтому были укрыты в глубине холма. На сооружение огромного комплекса ушло три года. Объем хранилища составляет 144 миллиона литров — достаточно, чтобы заправить два с половиной миллиона дизельных автомобилей.

Моим гидом был Аллан Килпатрик, археолог-исследователь Королевской комиссии по древностям и историческим памятникам Шотландии. Аллан прямо-таки влюблен в эти нефтяные резервуары, о тайных туннелях в которые узнал еще мальчишкой. С нами еще восемь человек, воспользовавшихся редкой возможностью увидеть это место, хотя некоторые так и не решились преодолеть узкую трубу до главных резервуаров.

Мне предстояло попасть в один из больших резервуаров, предназначенных для хранения 25,5 миллиона литров дизельного топлива. Я лег на тележку, узкий лист металла длиной около 1,5 метра, и меня втолкнули в трубу, словно пиццу в печь. Пока я ждал, входное отверстие показалось мне еще у́же, а когда оказался в трубе, ее стенки стиснули мои плечи. Тележку начали толкать вперед, и с меня слетела каска; наконец я внутри. Приземление оказалось не слишком приятным — ноги на полу резервуара, а половина туловища еще в трубе. Аллан, экипированный как альпинист и великолепно ориентировавшийся в этом темном подземном мире, подал мне руку и помог встать. Вскоре к нам протолкнули мое оборудование для акустических измерений, тщательно подобранное, чтобы пролезть через узкую трубу.

Теперь у меня появилось время оглядеться. В моем распоряжении был только велосипедный фонарь, слишком слабый, чтобы осветить огромный, похожий на бочку резервуар. Оценить размеры помещения было трудно. Мне показалось, что ширина его около 9 метров. А высота? Темнота мешала что-либо разглядеть. Позже Аллан сказал мне, что высота потолка — 13,5 метра.

Почти весь пол покрывали лужи из воды и остатков дизельного топлива. В зловонной бурой жидкости валялись сапоги и перчатки, брошенные рабочими, которые выполняли тяжелую работу по очистке резервуара, когда его вывели из эксплуатации. К счастью, по центру резервуара проходила сухая дорожка, поскольку пол там был немного приподнят.

Шагая по дорожке, я пропел несколько нот, которые повисли в воздухе, накладываясь одна на другую. У гидов в баптистерии Сан-Джованни в Пизе существует давняя традиция демонстрировать впечатляющую реверберацию помещения. Вот как в XIX в. об этом рассказывал писатель Уильям Дин Хоуэллс: «Мужчина пропел несколько нот, одну за другой, и ему ответило неземное эхо… Это было небесное сострадание, которое утешало и успокаивало, а затем сменялось возвышенной и торжественной радостью, оставлявшее нас бедными, раскаивающимися и смиренными»[66]. Боюсь, мое пение в нефтяном резервуаре звучало не так поэтично, и я удовлетворился тем, что проверил, сколько нот я могу заставить звучать одновременно — акустический эквивалент одновременно находящихся в воздухе тарелок у циркового жонглера. Мне удавалось воспроизвести довольно длинные музыкальные фразы, поскольку звук не умолкал очень долго, наверное секунд тридцать. Реверберация здесь явно превосходила реверберацию в резервуаре Уормита.

Я все шел и шел, и тут до меня дошло, насколько длинным был резервуар: около 240 метров, в два раза больше футбольного поля. От крика этот гигантский музыкальный инструмент оживал. Никогда прежде мне не приходилось слышать такого богатого эха и реверберации. Я был словно маленький ребенок, который впервые сел за пианино и барабанил по клавишам, проверяя, какие звуки можно извлечь из инструмента. Через несколько минут я с сожалением прекратил свои акустические забавы и начал готовиться к измерениям. Приборы я установил на старых трубах отопления (они поддерживали текучесть топлива), покрытых липким черным налетом. При свете велосипедного фонаря — треноги под мышкой, провода на шее, дорогостоящие микрофоны зажаты в зубах — я изо всех сил старался ничего не повредить.

Современные акустические измерения часто выполняются с помощью ноутбука, что теоретически облегчает процесс. Но мой ноутбук сыграл со мной злую шутку: в недрах холма на экране появилось сообщение об обновлении Windows. Пришлось воспользоваться планом Б: записывать выстрелы из пистолета на цифровой диктофон.

Аллан стрелял из пистолета холостыми патронами, отойдя от входа примерно на треть длины резервуара, а я записывал реакцию с помощью микрофонов, установленных на расстоянии одной трети от дальнего конца. Это стандартный метод измерений при оценке акустики концертных залов. На старых черно-белых фотографиях можно увидеть, как в 1950-х гг. на сцене Королевского фестивального зала стреляют из пистолета, проверяя акустику. Несмотря на множество современных методов измерения, использующих особые звуки, стрельба из пистолета по-прежнему считается вполне респектабельной и эффективной.

Однако измерения в таком звучном помещении сопряжены с определенными сложностями. Если я или Аллан издадим какой-то звук — например, скажем друг другу «Давай, я готов», — то нам придется ждать около минуты, чтобы исчезло эхо, и только потом стрелять из пистолета. Кроме того, мы должны стоять совершенно неподвижно и не шуметь во время затихания звука — в противном случае измерения окажутся искаженными. Мы стояли в кромешной тьме на расстоянии около ста метров друг от друга, и поэтому о жестах не могло быть и речи. Аллан предложил подавать сигналы, освещая фонарями потолок.

Договорившись о связи, Аллан удалился. Я увидел тусклое пятно на потолке и ответил тем же, показывая, что готов. Раздался выстрел, и я почувствовал мгновенный прилив адреналина. Но звук был слишком громким, и в цифровом диктофоне возникла перегрузка. Отрегулировав прибор, я приготовился ко второму выстрелу, но затем понял, что должен сообщить Аллану, что происходит. Шагая по центральной дорожке, я мысленно сделал заметку, что в следующий раз нужно взять с собой переносные рации.

Прозвучал второй выстрел, и я слушал реверберацию в наушниках, ожидая, когда угаснет звук и можно будет выключить диктофон. Цифровой индикатор показывал истекшее время: 10 секунд, 20, 30, 40, — а я все еще отчетливо слышал реверберацию; 50, 60 — это уже совсем странно. Через полторы минуты все окончательно смолкло, и я выключил диктофон.

Перед третьим выстрелом я снял наушники, чтобы самому оценить звук. Знакомый щелчок выстрела сопровождался грохотом, который пронесся мимо, отразился от дальней стены, затем вернулся и окутал меня реверберацией, приходящей со всех сторон. Если конец света будет сопровождаться апокалиптическим ударом грома, он будет звучать именно так — с мощным, постепенно переходящим в плач раскатом. Мне хотелось кричать от радости, но я был вынужден молчать, чтобы не мешать записи.

Длительность реверберации была просто невероятной. Бетонные стены толщиной 45 сантиметров практически не поглощали звук на низких частотах, и он полностью отражался. Более того, дизельное топливо для кораблей залило поры в бетоне, создав гладкую, воздухонепроницаемую поверхность, что значительно уменьшило поглощение на высоких частотах. Лучше всего поглощал звук огромный объем воздуха, вызывавший затухание на высоких частотах. При распространении звуковой волны от молекулы к молекуле теряется крошечная часть ее энергии. В учебниках поглощение звука воздухом оценивается в десятки децибел на милю на самой высокой из измеренных мной частот. В большинстве помещений расстояние, которое проходит звук, невелико, и влияние воздуха можно не учитывать. Но длина резервуара для дизельного топлива составляет одну шестую мили, и поэтому на высоких частотах воздух поглощает звук сильнее, чем стены.

Записав шесть выстрелов, я приступил к предварительному анализу — ввел результаты измерений в ноутбук и запустил программу. Поначалу я просто не поверил своим глазам: время реверберации получилось слишком большим. В этот момент мне захотелось сыграть со своими коллегами акустиками в игру «угадай время реверберации». Они выбрали бы какое-нибудь невероятное с точки зрения акустики число, наверное 10 или 20 секунд. Но все равно ошиблись бы. На частоте 125 Гц время реверберации составляло 112 секунд — почти две минуты. Даже на средних частотах время реверберации доходило до 30 секунд. Я окликнул Аллана и сообщил ему хорошую новость. Мы обнаружили самое звучное место в мире.

2

Звенящие скалы

Почему, чтобы прославить Бога, мы строим огромные резонирующие соборы? Может быть, первобытные предки разделяли наше восхищение богатым звуком? Эти вопросы вертелись у меня в голове, когда я стоял перед четырьмя высокими, массивными каменными столбами у неолитического погребального холма и надувал разноцветные воздушные шарики, робко улыбаясь другим туристам. Когда я покупал эти шарики, меня так и подмывало выбрать черные с нарисованным на них скелетом. Что может быть уместнее для погребальной камеры? Но потом я нехотя выбрал большие шары, желтый и синий, из более толстого латекса — лопнув, они издадут более низкий звук.

В эту экспедицию я не взял громоздкое акустическое оборудование. К счастью, у меня была возможность провести довольно точные измерения при помощи булавки, воздушного шарика, микрофона и цифрового диктофона. Я протиснулся между обрамлявшими вход плитами и вошел в тесную гробницу; в нос ударил запах сырой земли. Потом я установил микрофон в одном конце камеры, имевшей форму креста, и приготовился записывать звук, прокалывая булавкой шарики в другом конце.

Только в последние несколько лет ученые стали систематически изучать акустику древних археологических памятников. И одна из самых неоднозначных публикаций на эту тему привела меня к этому древнему погребальному холму, расположенному всего в 50 километрах от Стоунхенджа[67]. Весь этот регион изобилует доисторическими сооружениями, среди которых есть самый большой древний каменный круг в мире в Эйвбери, со 180 необработанными вертикальными камнями и окружностью 1,3 километра, а также Силбери-Хилл, самый большой неолитический курган в Европе. Ученые до сих пор не могут понять назначение этого рукотворного холма высотой почти 40 метров и состоящего почти из полумиллиона тонн мела. Но я проводил измерения в меньшем по размеру доисторическом памятнике, Вейленд-Смити, длинном неолитическом холме, возраст которого оценивается в 5410–5600 лет (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Вход в Вейленд-Смити

Чтобы добраться до длинного холма, мне пришлось холодным зимним днем идти по грунтовой Риджуэйской дороге, древней пешеходной тропе в Центральной Англии. Если бы я путешествовал верхом, то избежал бы чавкающей грязи под ногами и смог бы проверить знаменитую легенду Вейленд-Смити: если стреножить лошадь на ночь и оставить серебряную монетку на замковом камне, утром лошадь окажется заново подкованной.

Вейленд-Смити — большой низкий холм, окруженный буками. Большинство туристов заглядывают внутрь, делают несколько снимков и идут дальше — рассматривать древний памятник глазами человека XXI в. Но я считал, что должен исследовать акустику. Пробираясь внутрь, я прислушивался к звуку своих шагов, регистрируя его изменение. Я громко говорил сам с собой, чтобы проверить, не искажается ли голос, и хлопал в ладоши, прислушиваясь к эху. И даже набрался смелости и пропел несколько нот, позволив акустике погребальной камеры усилить мой довольно жидкий бас. И конечно, я надул и проколол воздушные шарики.

Акустический анализ очень важен для понимания того, как наши предки могли использовать эти древние сооружения. В эпоху неолита звук имел гораздо большее значение, чем сегодня. До изобретения письменности способность слушать речь другого человека, усваивать и передавать другим ее смысл — чрезвычайно ценный навык. Острый слух позволял избежать встречи с хищником, отразить нападение врагов, преследовать животных во время охоты. Поэтому без исследования акустических свойств древних памятников рассказ о них был бы неполным. Нам нужно абстрагироваться от доминирования визуальной информации в современном мире и использовать другие органы чувств: слух, обоняние и осязание.

Наиболее очевидный исходный пункт изучения древних памятников — это театр в Эпидавре, считающийся шедевром древнегреческой архитектуры. Вот как описывал его один из путешественников в 1839 г.:

Я прекрасно представляю высочайшее удовлетворение, с которым грек в тени внушительной горы внимал строкам Еврипида или Софокла, исполненный энтузиазма и страсти, восхищенный глубокой трагедией. Какие искренние возгласы, какие крики одобрения оглашали это безлюдное место, какие вспышки радости и печали отражались от этих безмолвных скамей![68]

Театр представляет собой огромную, почти полукруглую террасу из серых каменных скамей на крутом склоне горы перед круглой сценой. Даже сегодня экскурсоводы с удовольствием демонстрируют его «идеальную» акустику, когда в верхних рядах громадного амфитеатра из мраморных сидений слышно, как на сцене роняют заколку. «Немногие акустические явления окружены такими мифами, как древнегреческий театр, — писал акустик Майкл Баррон. — Кое-кто считает, что греки обладали глубокими знаниями в области акустики, ставящими в тупик современную науку»[69]. К сожалению, не сохранилось никаких документов, раскрывающих знания древних греков. Но до нас все же дошли немногочисленные письменные свидетельства — Витрувий, один из военных инженеров Юлия Цезаря, в период с 27 по 23 г. до н. э. много писал об устройстве греческих и римских театров[70]. Удивительно то, что главное место он отводит хорошей акустике, проявляя гораздо меньше интереса к внешнему виду.

Витрувий излагает простые принципы проектирования, применимые и сегодня. В греческих театрах публика максимально приближена к сцене, чтобы зрители могли отчетливо слышать актеров. Вот почему ряды сидений располагаются полукругом. Тем не менее зрители, сидящие по краям амфитеатра в Эпидавре, слышали хуже — голос естественным образом направлялся вперед[71]. Поэтому боковые места предназначались для иностранцев, опоздавших и женщин — это был древний эквивалент дешевой галерки[72].

Древние театры строились в очень тихих местах, чтобы нежелательный шум не заглушал голоса актеров. При проектировании учитывалось отражение звука, в том числе от круглого пола сцены и декораций. Все эти отражения усиливали речь актера на сцене. Как писал римский ученый Плиний Старший, «почему хор хуже слышен, когда орхестра [пол сцены] покрыта соломой? Потому ли, что голос, падающий на негладкую поверхность, теряет целостность и становится тише?.. Точно так же свет кажется ярче на гладкой поверхности, потому что ему не мешают никакие препятствия»[73]. Вероятно, солома поглощала, а не рассеивала звук. Замечание Плиния Старшего справедливо и для современных домов, которые стали более звучными, когда в моду вошел деревянный пол, вытеснив ковровое покрытие.

Сами древние театры представляют убедительные археологические свидетельства эмпирического, путем проб и ошибок, достижения хорошей акустики[74]. Но мы не находим никаких указаний на нечто подобное современным научным знаниям. Барри Блессер и Линда-Рут Солтер так писали о Витрувии: «Хотя некоторые из его догадок подтверждены современной наукой, другие оказались вздором»[75]. К его сомнительным идеям относится предположение, что несколько больших ваз, установленных вокруг театра, усилят голос актера[76]. Вот отрывок из работы Витрувия: «По такому расчету голос, растекаясь со сцены, как из центра, распространяясь кругами и ударяясь о полости отдельных сосудов, достигнет большей звучности и будет благодаря согласию звуков вызывать должное ответное созвучие»[77].

Хорошо, если бы инженерно-акустические решения были такими простыми и дешевыми. К сожалению, вазы практически не оказали бы влияния на акустику. Подуйте в горлышко большой пивной бутылки или, что будет более аутентичным, большого римского кувшина для вина (скажем, высотой 40 сантиметров), и вы услышите низкое раскатистое гудение. Такова резонансная частота воздуха, заключенного в объеме кувшина. У каждого предмета есть частота, на которой он предпочитает вибрировать: щелкните пальцем по бокалу для шампанского, и вы услышите характерный звон — это естественная резонансная частота стекла. Но если в Эпидавре вы поставите на пол рядом с собой кувшин для вина, ничего не изменится. Энергия, необходимая для того, чтобы воздух в кувшине стал вибрировать, рассеется внутри кувшина. Когда вы проходите мимо пустых бутылок в пабе, звук не меняется.

Интересно, что резонирующие вазы можно найти приблизительно в 200 церквях и мечетях, построенных в период с XI по XVI в. в Европе и в Западной Азии. Вазы имеют длину от 20 до 50 сантиметров, а диаметр отверстия — от 2 до 15 сантиметров. К сожалению, не сохранилось письменных документов, объясняющих назначение этих сосудов. В мечети Сулеймание в Стамбуле можно увидеть кольцо из шестидесяти четырех маленьких черных кругов прямо под резным потолком купола; это отверстия резонаторов[78]. В алтаре церкви Святого Андрея в английском Лиддингтоне под потолком расположены одиннадцать сосудов — шесть в северной стене и пять в южной[79]. В церкви Святого Николая в Фамагусте на Северном Кипре видны отверстия, ведущие к замурованным в стене сосудам и трубам. Тем не менее научные исследования показали, что эти устройства бесполезны[80]. Естественные резонансные частоты кувшинов не совпадают с частотами речи или пения, и для создания ощутимого эффекта потребовались бы сотни сосудов.

Вероятно, подобные мифы возникают и поддерживаются, потому что звук нельзя наблюдать и причина акустического эффекта не всегда очевидна. До появления в XX в. электронного оборудования для записи и анализа звука было невозможно рассчитать такое сложное звуковое поле, как церковь. Выдающийся специалист в области архитектурной акустики Лео Беранек записал некоторые мифы, касающиеся звука[81]. Мне больше всего нравится история о разбитых винных бутылках, найденных под сценой, на чердаке, в стенах и укромных уголках лучших в Европе концертных залов. Неужели эти предметы — свидетельства древнего метода улучшения акустики? Нет, это всего лишь свидетельства пьянства строительных рабочих.

Еще один отмеченный Беранеком миф — это предположение о преимуществе залов, облицованных деревом, поскольку их стены вибрируют наподобие корпуса скрипки. На самом деле стены должны иметь твердую поверхность, чтобы не слишком сильно поглощать звук. В современных концертных залах, таких как зал в Токийском столичном центре искусств, используется тонкая фанера, наклеенная прямо на бетон или другой твердый материал большой толщины.

Греческие и римские театры — это чудо акустики, где тысячи зрителей могут слышать актеров без помощи современной электроники. Совершенно очевидно, что они проектировались с целью достижения хорошей слышимости, но были ли греки первыми, кто преуспел в этом искусстве?

Звук недолговечен и исчезает вскоре после появления, и поэтому нам трудно представить, что слышали наши предки. Свидетельств о доисторической акустике крайне мало. Приблизительное представление о мире звуков, в котором жили наши предки, могут дать музыкальные артефакты.

Самые древние из известных музыкальных инструментов — флейты из птичьих костей, найденные в пещере Гейссенклестерле в Германии. Их возраст оценивается в 36 000 лет; это верхний палеолит[82]. Лучшая из сохранившихся флейт изготовлена из полой кости крыла стервятника. Ее длина около 20 сантиметров, у нее пять пальцевых отверстий и V-образный желобок на одном конце.

Откуда археологи знают, что эти кости были музыкальными инструментами? Отверстия могли появиться случайно: звучит невероятно, однако круглые отверстия в костях могут возникать при переваривании их гиенами[83]. Но на костях из пещеры Гейссенклестерле имелись явные следы намеренной и тщательной обработки — значит, отверстия были сделаны специально, в нужных местах. Была изготовлена копия, которая действительно издавала звук. Если кость стервятника использовать в качестве флейты и дуть поверх отверстия на одном конце, она издает мелодичную ноту. Можно также держать ее как маленькую трубу и дуть внутрь, в результате чего получается громкое фырканье[84].

Найдены свидетельства существования 30 тысяч лет назад не только флейт, но и перкуссионных инструментов, а также использования звенящих камней и акустики пещер. Может показаться, что ксилофон, изготовленный из камней, способен издавать скорее глухой стук, чем звонкий удар, однако из некоторых камней можно извлечь музыкальные ноты. Примеры можно найти в разных странах мира: это и ряды высоких и тонких музыкальных колонн в храме Виттала в индийском Хампи, звенящие словно колокола, и большие каменные гонги в африканском Серенгети — изготовленные из валунов и покрытые отметинами от ударов, они издают резкий металлический звук.

Николь Буавен из Оксфордского университета изучала обнажения горной породы в Купгале на юге Индии. Там были найдены валуны из долерита, которые издавали громкий звенящий звук, если ударить по ним гранитным камнем. Но почему мы считаем, что древние люди использовали акустические свойства камней? Свидетельством существования неолитической музыки служат отметины от ударов, указывающие, что это место использовалось на протяжении многих тысяч лет[85]. В пещере Фьё в окрестностях Мье на юге Франции был найден большой двухметровый сталагмит, звенящий словно гонг. Его возраст оценивается приблизительно в 20 тысяч лет[86]. Датировать отметины от ударов бывает трудно, однако в данном случае это позволяют сделать новые слои кальцита на поврежденной поверхности. Более того, пещеру открыли недавно и найденные внутри другие доисторические артефакты указывают на период, когда пещера была обитаема.

В молодости я любил исследовать пещеры, и инструкторы всегда предупреждали, что с хрупкими сталактитами и сталагмитами нужно обращаться осторожно. Раньше, в середине XX в., правила были менее строгими, и в результате «вандализма» получались самые фантастические каменные инструменты. В Лурейских пещерах в Вирджинии есть сталактитовый орган, который развлекает посетителей и иногда приветствует невест, идущих по подземному коридору.

Пещеры обнаружил в конце XIX в. жестянщик из городка Лурей по имени Эндрю Кэмпбел. В отчете Смитсоновского института за 1880 г. говорилось: «Вероятно, в мире больше нет пещеры, столь богато украшенной множеством сталактитов и сталагмитов»[87]. Когда я спустился в пещеру через год после поездки в Вейленд-Смити, то был поражен разнообразием известковых отложений. Они покрывали буквально все поверхности. Пещера ярко освещена, и у посетителей создается впечатление, что они идут по съемочной площадке.

Орган демонстрируют в конце экскурсии. В центре огромной, напоминающей собор пещеры среди леса сталактитов стоит устройство, внешне похожее на церковный орган. Но при нажатии клавиши сжатый воздух не пропускается через органную трубу, а происходит нечто иное — маленький резиновый молоточек ударяет по сталактиту, который откликается звоном на одной ноте. Инструмент использует сталактиты, занимающие 1,4 гектара пещеры. «Это самый большой естественный музыкальный инструмент в мире», — гордо сообщает экскурсовод своей вирджинской скороговоркой, делающей его речь практически неразборчивой.

Каждая клавиша соединена с отдельным сталактитом, и орган способен издавать тридцать семь нот. В журнальной статье 1957 г. говорится: «Посетители застывают в изумлении, когда мелодия и аккорды окружают их со всех сторон. Пещеру заполняют не отдельные звенящие звуки, а полноценная музыка»[88]. Я сам слушал исполнение гимна «Господь — наша крепость», написанного Мартином Лютером в XVI в., но не узнал мелодию. Это была моя вина: я стоял слишком близко к сталактиту, с помощью которого извлекалась нота си, и не мог оценить общую картину. Но это значит, что баланс громкости между нотами был искажен. Сталактиты, с помощью которых извлекали ноты, распределены на такой большой площади, что многие звучали слишком тихо. С того места, где я стоял, музыка как будто состояла из пяти нот и напоминала скорее экспериментальную авангардную пьесу, а не гимн.

В центре пещеры баланс между нотами явно лучше, а реверберация придает музыке какое-то неземное звучание. Сочетание естественного звона сталактитов и реверберации пещеры означает, что нота нарастает и затухает постепенно. Стоя рядом со сталактитом, я мог внимательно изучить его звучание. Похоже на металлический гонг или церковный колокол.

Большой сталактитовый орган был изобретен Лиландом У. Спринклом, инженером-электронщиком, работавшим в Пентагоне. Во время экскурсии по пещере Спринкл услышал, как гид ударил по сталактиту резиновым молоточком, и загорелся идеей создать музыкальный инструмент[89]. На протяжении трех лет он, вооружившись маленьким молотком и камертоном, искал подходящие известковые отложения. При ударе сталактит должен был звучать на частоте естественного резонанса пещеры. Поэтому его задачей было найти сталактиты, которые издавали бы приятный мелодичный звук, а также имели бы резонансную частоту, близкую к музыкальной ноте. Спринкл обнаружил, что самые внушительные на вид образования зачастую не удовлетворяют этим требованиям. Только два сталактита звучали чисто, а остальные пришлось дорабатывать. Спринкл с помощью угловой шлифовальной машины укоротил эти сталактиты, повысив их резонансные частоты, и в конечном итоге получил ряд гармонично звучащих нот.

Спринкла явно не очень волновал внешний вид. Сталактитовый орган выглядит так, словно монтажом оборудования в пещере занимался неопытный электрик. Механизмы кое-как прикреплены к соседним сталактитам и стенам, а провода висят как попало.

Лиланд Спринкл был не единственным, кому не давала покоя мысль о создании совершенного каменного инструмента. В XIX в. Джозеф Ричардсон потратил тринадцать лет, чтобы соорудить большой каменный ксилофон из плит роговика из английского Озерного края. По свидетельству Journal of Civilization, Ричардсон был «простым, скромным человеком, не получившим хорошего образования, но обладавшим музыкальным талантом»[90]. В настоящее время огромный инструмент находится в Музее и художественной галерее Кесвика в графстве Камбрия, и посетителям предлагают сыграть на нем.

Рис. 2.2. Каменный ксилофон Ричардсона

Пластины этого «каменного ксилофона» образуют два ряда длиной более 4 метров со стальными пластинками и колокольчиками на двух верхних уровнях (рис. 2.2). Басовые ноты звучат нестройно, и разные камни издают разный по качеству звук. Некоторые звенят, словно планки деревянного ксилофона, другие издают такой же звук, как пивная бутылка, по которой ударили палкой. У опытного перкуссиониста, возможно, получилось бы нечто более музыкальное, чем у меня. Вот как описывает инструмент документальный источник: «Производимые звуки равны по качеству, а иногда по сочности и богатству превосходят звучание превосходного фортепьяно под руками искусного пианиста»[91]25]. Одно из главных отличий хорошего перкуссиониста от плохого — умение быстро убирать деревянные молоточки, чтобы они не мешали вибрации инструмента. По свидетельству куратора музея, весь инструмент звучит в диезной тональности, то есть все его ноты выше стандартных. Чтобы настроить инструмент, Джозеф Ричардсон откалывал пластинки от каждого камня, повышая частоту его звучания. Если он убирал слишком много камня, пластина звучала в диезной тональности и исправить это было уже очень трудно.

По свидетельству Journal of Civilization, каменный ксилофон получился таким большим, что для игры на нем привлекались три сына Джозефа Ричардсона — «один вел мелодию, другой искусно исполнял партию среднего голоса, а третий — баса. Диапазон инструмента охватывал пять с половиной октав… от звенящей трели жаворонка до глубокого баса погребального колокола»[92].

Мне с трудом удалось исполнить «Боже, храни королеву» — вполне уместный выбор, поскольку музыкальный коллектив, который на афише публичного концерта представлялся как Original Monstre Rock Band, давал концерты в Букингемском дворце перед королевой Викторией[93]. По свидетельству Times, первое представление было «одним из самых необычных и новаторских концертов в Лондоне»[94]. Семья Ричардсон гастролировала по Британии и континенту, исполняя музыку Генделя, Моцарта, Доницетти и Россини[95].

У Джона Рескина, выдающегося писателя и литературного критика Викторианской эпохи, был литофон, изготовленный всего из восьми камней, а в 2010 г. для старого дома Рескина в Озерном крае изготовили новый инструмент. Знаменитая перкуссионистка Эвелин Гленни дала праздничный концерт на новом литофоне, который имеет сорок восемь клавиш, расположенных по дуге вокруг исполнителя. Пластины инструмента изготовлены из зеленого сланца, синего гранита, роговика и известняка — пород, которые встречаются в местных горах и долинах. Мартин Уэйнрайт так описывал в газете Guardian богатое звучание инструмента: «Лава дает короткую, воинственную ноту, а зеленый сланец — чистый, ясный и мягкий звук»[96].

Геологи и музыканты, проектировавшие этот новый музыкальный инструмент, также исследовали, что заставляет камни звучать. Частоту звука определяют размер, форма и материал. Но мне интереснее другое: почему одни камни издают долгий низкий звук, а другие просто звякают? Когда перкуссионист ударяет по звучному камню, энергия сохраняется в нем в течение нескольких секунд, и вибрация постепенно преобразуется в звуковые волны в воздухе, которые мы слышим. В камнях, которые лишь глухо звякают, энергия быстро растворяется внутри. Хорошие винные бокалы звенят, если по ним легонько постучать. Но, если прижать палец к кромке бокала, звук почти мгновенно затихает. Трение между стеклом и пальцем гасит вибрации и останавливает звон. В камнях вибрация гасится их внутренней структурой, а не вашим пальцем.

В 2010 г. я брал интервью для радиопрограммы BBC у скрипичного мастера Джордже Стоппани, и он рассказывал, как выбирать дерево для хорошей скрипки. Мастер ходил по пыльной мастерской и стучал по деревянным дощечкам, демонстрируя мне, что они звучат по-разному. Только дерево с нужной плотностью волокон и микроскопической структурой дает чистый тон, не умолкающий несколько секунд, — свидетельство того, что из него можно изготовить скрипку мирового класса. То же самое относится и к камням[97]. Внутри камня вибрации передаются от молекулы к молекуле. При наличии трещин или волокнистых структур колебаниям труднее распространяться внутри камня, и звук будет приглушенным. В век пара эту закономерность использовали на железной дороге: рабочие маленьким молотком простукивали колеса, чтобы выявить скрытые механические дефекты. Глухой звук указывал на не видимые глазом трещины, которые могли привести к катастрофе. Но дело не только в трещинах. Ударьте по куску песчаника — он не зазвенит, в отличие от сланца, на пластинах которого я играл в музее Кесвика. Оба камня имеют осадочное происхождение, но высокое давление за несколько миллионов лет превратило сланец в плотный материал с более упорядоченной молекулярной структурой. Плотно упакованные молекулы в сланце лучше передают колебания, чем зернистая структура песчаника.

Моя жена любит бродить по дому, подолгу разговаривая по телефону. Когда она переходит из комнаты в комнату, ее голос удивительным образом меняется — это замечают и члены семьи, находящиеся в доме, и собеседники на другом конце провода. В кухне голос звучит громче и резче — из-за твердой, хорошо отражающей звук плитки на полу и стенах, — а в гостиной отчетливей и мягче, поскольку там много мягкой мебели, поглощающей звуки. Микрофон в телефонной трубке воспринимает все звуковые волны — как непосредственно изо рта говорящего, так и отражающиеся от стен, пола, потолка и предметов мебели. В ванной комнате укрыться не получится — слишком сильная реверберация. Имеет значение и размер: в больших комнатах голос более живой и звучный.

Теперь представьте себя на месте древнего человека, который бродит по полутемным пещерам. Ваш голос будет меняться по мере того, как вы по узким проходам и туннелям переходите из одной пещеры в другую. Качество звука меняется из-за того, что он по-разному отражается от скал. В больших пещерах слышна звучная реверберация, иногда похожая на ту, что мы слышим в соборах. Но в маленьких камерах и узких проходах самый заметный акустический эффект — это окрашивание звука.

Старая преподавательская в моем университете обладала удивительной способностью окрашивать звук. Это была простая узкая комната прямоугольной формы со стульями, расположенными вдоль одной стены, — похожая на зал ожидания на железнодорожном вокзале. Первое время, заходя в комнату, я замечал, как искажаются голоса других людей. При повороте головы тембр голоса моих коллег поразительным образом менялся. При определенном положении головы их голоса были низкими и звучными, а в остальных случаях — искаженными, скрежещущими и неприятными. Вероятно, коллеги подозревали, что я нетрезв, поскольку мое научное любопытство оказалось сильнее стеснительности и я крутил головой, прислушиваясь к разговорам во время обеденного перерыва.

Когда я поворачивал голову, голоса в комнате становились другими, словно кто-то быстро менял настройки графического эквалайзера высококачественного усилителя. Это окрашивание было вызвано изменением в балансе звука, когда одни частоты усиливались, а другие подавлялись. Термин окрашивание в применении к звуку может показаться странным, но многие термины, используемые для описания звука, также позаимствованы у других органов чувств: яркий, теплый, мертвый, живой. Связь между цветом и звуком была замечена много веков назад: еще сэр Исаак Ньютон отмечал сходство между расстоянием, на которое его призма распределяет цвета, и длиной струн, необходимых для воспроизведения музыкальной гаммы[98].

Даже современные инженеры-акустики выполняют измерения, используя «белый» и «розовый» шум. При смешении красок они образуют определенный цвет, потому что разные пигменты изменяют частотный баланс отражаемого света. Синяя краска отражает электромагнитные колебания более высокой частоты, чем красная. Аналогичным образом инженеры-акустики используют цвет для описания преобладающих частот в звуке. Белый шум содержит все частоты в равных пропорциях — мы слышим шипение, как от плохо настроенного радиоприемника. В розовом шуме преобладают низкие частоты, и он напоминает раскаты грома.

Лестничные пролеты с двумя большими по площади, гладкими параллельными стенами — превосходное место, чтобы услышать эффект окрашивания. Просто хлопнув в ладоши, вы услышите пронзительную высокую ноту. Это порхающее эхо, вызванное тем, что звук многократно отражается от стен и достигает ваших ушей через регулярные интервалы. Частота зависит от того, какое время требуется звуку, чтобы преодолеть расстояние от уха до стен и обратно[99]. При узком лестничном пролете это расстояние невелико, и отражения от стен приходят быстро, одно за другим, в результате чего мы слышим высокий звук. В широких пролетах задержка между отражениями больше, что обусловливает более низкую частоту.

Самое сильное порхающее эхо я слышал в Таттон-парке в графстве Чешир, в произведении Джема Файнера под названием Spiegelei. Это была сферическая камера-обскура, металлический шар диаметром около 1 метра, установленный на сооружении, похожем на большой садовый сарай. Просунув голову внутрь шара, можно было увидеть перевернутое изображение парка, которое проецировалось на внутреннюю поверхность, — зрительные искажения были вдохновлены воспоминаниями художника, который в юности пробовал наркотики в этом парке. Каталог выставки описывал звук внутри шара как «искаженный и безумный» — вполне подходящий для работы, использовавшей несоответствие зрительного образа и гравитации[100]. Я с удивлением наблюдал, что почти все, кто просовывал голову внутрь, экспериментировали с акустикой. В сфере, как и на лестничном пролете, отражение звука приходило через упорядоченные интервалы. И поскольку изогнутые стенки сферы фокусировали звук, отражения были особенно сильными, а окрашивание — выраженным.

В естественной пещере вы вряд ли найдете идеальную сферу. Тем не менее в пещерах можно услышать явный эффект окрашивания. Но действительно ли древние люди использовали эффект окрашивания, заметный в тесных проходах, или длительную реверберацию в больших пещерах? Было бы странно, если бы они не заметили этих эффектов, особенно с учетом плохого освещения и редкости подобных явлений в эпоху, когда еще не существовало зданий. И действительно, в 1980-х гг. специалисты по акустической археологии нашли доказательства, что наскальные рисунки встречаются в местах с необычной акустикой. Один из пионеров в этой области, Егор Резников, писал:

Выдающееся открытие в исследовании пещер с наскальной живописью — взаимосвязь между нарисованными красными точками в узких галереях, где нужно ползти на четвереньках, и максимальным резонансом этих галерей. Вы ползете по темной галерее, время от времени подавая голос, и вдруг вся галерея начинает резонировать: вы включаете фонарь и видите красную точку на стене галереи[101].

Похоже, звук также влиял на сюжеты древних наскальных рисунков. Специалист по акустической археологии Стивен Уоллер пытался поставить эти идеи на более прочную научную основу с помощью статистического анализа того, что появляется в каждой акустической зоне. В статье в журнале Nature он писал: «В глубоких пещерах Фон-де-Гом и Ласко изображения лошадей, быков, бизона и оленя обнаружены в местах с высокими уровнями звукового отражения, тогда как животные из семейства кошачьих находятся в тех местах пещер, где акустика плохая»[102]. По всей видимости, наши древние предки использовали пещерную акустику, рассказывая истории, связанные с рисунками, — рассказы о громких копытных животных усиливались реверберацией, тогда как тихие кошки не нуждались в усилении звука.

Массив свидетельств того, что доисторическая наскальная живопись испытала на себе влияние акустики, достаточно убедителен. Однако Дэвид Лабман, бывший аэрокосмический инженер, изучавший акустику мест археологических раскопок, предупреждает, что корреляция не обязательно означает причинно-следственную связь.

Я встретился с Дэвидом во вьетнамском ресторане в Лос-Анджелесе, чтобы обсудить его работу по археоакустике. Его жена Бренда предусмотрительно приехала на своей машине, чтобы не ждать Дэвида, — когда он начинает говорить о своем увлечении, остановить его очень трудно.

«Довуа [еще один исследователь] и Резников, а также открытая ими корреляция заслуживают самой высокой похвалы, — сказал Дэвид. — Думаю, для меня это был переломный момент»[103]. Потом он объяснил, что для исследования пещер лучше использовать соответствующий научный источник звука, а не голос Резникова, и что вся методология эксперимента уязвима. Гипотеза Дэвида состоит в том, что художники выбирали твердые камни для своих рисунков потому, что на них легче рисовать. По случайному совпадению такие камни лучше всего отражают звук. Звуковые волны не могут проникнуть внутрь плотного материала и отражаются от поверхности. В пористых породах присутствуют микроскопические отверстия — воздушные каналы, через которые проникают звуковые волны. В акустике воздух представляется вязкой жидкостью, похожей на патоку, только более текучей. И, подобно патоке, он сопротивляется проталкиванию в узкие каналы. Когда звук попадает в эти крошечные отверстия в пористом камне, вибрирующие молекулы воздуха, передающие звуковую волну, теряют энергию, которая превращается в тепло. Поэтому отражение от пористых пород слабее, чем от плотных.

Приходя в такое место, где очень тихо и можно услышать эхо и представить, что думали древние люди, вы словно попадаете под действие гипноза, проникающего в разум и душу, и начинаете слышать эти древние голоса[104].

Так Стивен Уоллер описывает свои ощущения от древних наскальных рисунков. Уоллер считает, что многие люди, посещающие стоянки первобытного человека, кое-что пропускают. Мы не только должны проверять акустику рядом с рисунками — хлопками в ладоши, криками или пением, — но также немного отойти назад в поисках акустических эффектов. Отступите, например, от образцов наскальной живописи в Австралии, и эффект будет «жутковатым», говорит он. «Если вы кричите в том месте, где нарисован человек, он как будто разговаривает с вами»[105]. Похожий эффект можно наблюдать на Индейском холме в окрестностях Сан-Диего, где звук несколько раз отражается от входа в пещеру, «как будто скала кричит… и духи отвечают вам прямо с того места, где нанесены рисунки»[106]. Для создания такого эффекта звук, отражающийся от стен, должен быть слышен отдельно от звука, который идет непосредственно от голосовых связок к уху. А это произойдет только в том случае, когда отражения приходят с задержкой. «К сожалению, большинство людей подходят вплотную к рисунку и рассматривают его вблизи, переговариваясь приглушенными голосами, — говорит Уоллер. — И не отходят подальше, чтобы за деревьями увидеть — или услышать — лес»[107].

Я обнаружил, что туристу исследовать акустические свойства наскальной живописи довольно трудно, поскольку во многие места доступ ограничен ради сохранения рисунков, а некоторые просто изменились до неузнаваемости. Я надеялся проверить, как звучит эхо в Абри-дю-Кап-Блан во Франции, где в пещере находятся удивительные доисторические барельефы. Но к моему разочарованию, акустическим исследованиям мешало здание, построенное для защиты каменной резьбы от вредного воздействия окружающей среды[108]. Одна из главных опасностей для акустических чудес — исполненная благих намерений консервация, которая учитывает только визуальные аспекты.

Уоллер провел статистический анализ двух каньонов, Хорсшу-каньон в Юте и Иероглифик-каньон в Аризоне. Второй каньон находится в горах Суперстишен на окраине Финикса, и, приехав в США, чтобы послушать сталактитовый орган, я воспользовался случаем и побывал там. На рассвете, пока было еще прохладно (в тот день температура поднималась до 41 °C), я шел по 2,4-километровой тропе к наскальным рисункам индейцев и любовался величественными кактусами сагуаро, усеявшими склон холма. Петроглифы находились в каньоне и были вырезаны на скалах над ручьем (в июне ручей пересыхает). Тысячелетние геометрические фигуры — контуры овец и оленей, вырезанные древними художниками племенного союза хохокам, — переплетались с граффити, нанесенными рукой современных вандалов[109].

Вскоре ко мне присоединилась большая дружелюбная семья — родителям каким-то образом удалось поднять детей в такую рань. Лишенный возможности делать измерения, я сидел и слушал, как дети играют и обследуют каньон. Отчетливо слышалось эхо детских голосов, отражавшихся от вогнутой чаши гор. Когда дети пробегали мимо петроглифов, их шаги и тонкие голоса окрашивались отражениями, возникавшими в замкнутом с трех сторон пространстве. Но эти эффекты не ограничивались площадкой вокруг надписей; во многих других местах акустика была точно такой же.

Становилось жарко. Я подумал, что, несмотря на интересную акустику каньона, индейцы хохокам, вероятно, больше ценили воду. Единственное археологическое исследование, которое мне удалось найти, сообщало, что ручей был естественным местом для рисунков, потому что сюда на водопой приходили овцы[110].

В Хорсшу-каньон в Юте в Большой галерее можно увидеть особенно изящные, чем-то похожие на призраки фигуры, причем некоторые изображены в натуральную величину. Полли Шаафсма описывала их как «темные, удлиненные, неподвижные антропоморфные фигуры, нарисованные темно-красной краской… рядами висящие на задних стенах из песчаника в сводчатых нишах и каменных заслонах от ветра»[111]. В каньоне есть четыре места с самым сильным эхом — и именно там были найдены рисунки. Статистический анализ Уоллера показывает, что вероятность совпадения составляет один шанс на 10 тысяч[112]. Места, где отсутствовало эхо, но имелась подходящая для рисунков скала, не были украшены изображениями.

На 90 % рисунков в Хорсшу-каньоне присутствуют копытные животные, бизоны или быки. Уоллер предположил, что перкуссивное эхо имитирует звук неспешно бредущего или убегающего стада. Медленный перестук лошадиных копыт означает, что две их ноги опускаются на землю почти одновременно, в результате чего слышится двойное «цоканье». Если отойти от большой плоской поверхности метров на десять и ритмично хлопать в ладоши, то получится очень похоже. Но можно также отбивать ритм без эха. Когда копытные животные скачут галопом, то удары копыт о землю складываются в некий бодрый ритм — в детстве я имитировал этот звук с помощью двух половинок кокоса.

Подобные теории в археоакустике неизбежно являются умозрительными. Некоторые археологи, придерживавшиеся общепринятых взглядов, изначально сомневались в идеях Дэвида Лабмана относительно эха в пирамидах майя. «Я думал, археологи, — объяснял он мне, — обрадуются, что кто-то обнаружил то, что они по вполне понятным причинам пропустили, но они разозлились на меня»[113].

Пирамида Кукулькана, божества майя в образе пернатого змея, в Чичен-Ица в Мексике была построена в период с XI по XIII в. Высотой с шестиэтажный дом, она имеет квадратное основание размером с половину футбольного поля[114]. По центру каждой грани вырезаны лестницы из девяносто одной ступени, а на вершине — квадратный храм. Экскурсоводы с удовольствием демонстрируют туристам, как хлопок в ладоши вызывает чирикающее эхо. Если стать в определенном месте, приблизительно в 10 метрах от основания одной из лестниц, то отражение звука от ступеней создаст громкое эхо с явно убывающей высотой звука. Дэвид Лабман утверждает, что это эхо имитирует крик священной птицы кетцаль, которой поклонялись майя.

Представьте древнего жреца майя, который проводит торжественную церемонию, хлопком в ладоши вызывая крик птицы кетцаль. Происходило ли такое на самом деле? И возможно ли, что майя при строительстве пирамид специально предусмотрели такую акустику? Может, это еще один пример их легендарных технологических знаний, ныне утерянных?

В главе 4 я еще вернусь к физике этого звукового эффекта, а пока важно понять, что многие лестницы можно заставить чирикать. Пирамиды майя в этом смысле не уникальны. Руперт Тилл, музыковед из Университета Хаддерсфилда, продемонстрировал этот факт, ожидая прослушивания конкурса «Икс-Фактор» на футбольном стадионе Олд-Траффорд, который является домашним для команды Manchester United. Тилл, изучавший древнюю акустику, заинтересовался, могут ли ступени на стадионе вести себя так же, как пирамида майя. И действительно, когда он хлопнул в ладоши, раздался чирикающий звук[115]. Конечно, ни один здравомыслящий человек не скажет, что ступени на стадионе специально построены для того, чтобы чирикать. Но почему мы должны предполагать, что эхо пирамид майя — не акустическая случайность, а специально созданное свойство, использовавшееся во время религиозных церемоний?

Тем не менее, как утверждает Дэвид Лабман, «трудно поверить, что оно не намеренное, трудно поверить, что его не замечали»[116]. Более того, он объясняет, что данное акустическое явление связано с тенями, которые отбрасывали ступени по особым дням. В дни равноденствия рядом с лестницами появлялась зигзагообразная тень, напоминавшая хвост змеи, и лестница становилась похожей на пернатого змея. Голова змея находилась у основания лестницы, в том месте, где нужно хлопнуть в ладоши, чтобы услышать чириканье. Так эхо помогает объяснить зрительные образы.

На мой взгляд, есть три возможных варианта. Во-первых, майя могли специально построить свои пирамиды таким образом, чтобы тени напоминали змей, а лестницы чирикали. Во-вторых, это могло получиться случайно, но майя заметили, что их пирамиды чирикают, и использовали данное свойство во время церемоний. Третий, и наименее романтический, вариант заключается в том, что современные экскурсоводы обратили внимание на чирикающие звуки и придумали красивую легенду для развлечения туристов.

Определить, какой из этих вариантов верен, крайне трудно. Это похоже на ориентирование неолитических памятников по звездам и солнцу. Связь этих сооружений с астрономией продемонстрировать легко, но невозможно доказать, что это было сделано сознательно[117]. Для разрешения споров мы можем использовать современные примеры, подтвержденные документально. В США, Европе и Азии есть шепчущие галереи, где можно услышать призрачные голоса, якобы исходящие из стен (более подробно об этом в главе 5). Мест с подобным акустическим эффектом так много, что невольно начинаешь думать о сознательном замысле. Но в большинстве случаев это случайное совпадение, и нигде этот эффект не использовался для ритуалов и церемоний — даже в соборах.

Мне трудно поверить, что пирамиды майя были намеренно сконструированы чирикающими, но я вполне допускаю, что звук мог использоваться во время религиозных обрядов. Независимо от того, какая версия вам кажется убедительной, в Чичен-Ица очень интересно попробовать вызвать чирикающие звуки и представить, как тысячу лет назад жрецы майя делали то же самое, вызывая птицу кетцаль, вестника богов.

Ветер, разбиваясь о строение, гудел, словно дрожала струна гигантской арфы. Больше ничего не было слышно… Вверху, между ними, черное небо казалось еще чернее — там нависал соединяющий их архитрав. Клэр и Тэсс осторожно прошли между колоннами, и гулкое эхо отвечало на их тихие шаги; но оказалось, что они все еще находятся под открытым небом. Строение это было лишено крыши… «Что это может быть?»[118][119]

Это волнующее описание Стоунхенджа взято из трагической концовки романа Томаса Гарди «Тэсс из рода д’Эрбервиллей» (Tess of the d’Urbervilles), где автор называет это знаменитое каменное кольцо «храмом ветров». К сожалению, каменный круг замолчал, вероятно, потому, что в XX в. много камней убрали или передвинули. Но акустика в каменных кругах может удивлять и в отсутствие «гудения», поскольку, как отмечает Гарди, она похожа на акустику в помещении.

Стоунхендж — одно из самых известных доисторических сооружений в мире, и поэтому интерес к нему археоакустиков выглядит совершенно естественным. Существует множество гипотез, зачем древние обитатели Англии построили Стоунхендж. Если отбросить самые нелепые варианты вроде стартовой площадки для НЛО, самым разумным выглядит ритуальное назначение[120]. Во многих культурах ритуалы использовали звук — как выражение радости или скорби, — и поэтому вполне логично предположить, что внутри каменных кругов звучала речь, музыка и другие звуки.

Ранним утром, сразу после восхода солнца, мой коллега Бруно Фазенда и музыковед Руперт Тилл исполнили в Стоунхендже стандартный акустический ритуал с лопающимися шариками. Бруно рассказывал, что перед ними открылась картина невероятной красоты — солнечные лучи освещали облака и туман, стелющийся между камней. Но не менее впечатляющим оказался и звук. Когда Бруно стоял в центре и хлопал в ладоши или прокалывал воздушный шарик, он слышал только слабое эхо от остатков сарсенового круга (живописные вертикальные столбы с горизонтальными перекладинами сверху). К сожалению, современный Стоунхендж сильно отличается от древнего, и не только из-за шума проложенной поблизости дороги. После того как многие камни были убраны или переставлены, современная акустика стала слабым подобием великолепных звуковых эффектов прошлого.

Чтобы перенестись назад во времени и услышать акустику той эпохи, Бруно и Руперт решили преодолеть почти 8000 километров — как это ни удивительно, в Мэрихилле, штат Вашингтон, существует копия Стоунхенджа в натуральную величину. Сооружение, построенное богатым американцем Сэмом Хиллом в честь товарищей, погибших в Первую мировую войну, было закончено 4 июля 1918 г., когда строители поставили алтарный камень. Во время поездки в Англию Хилл услышал, что в Стоунхендже, возможно, проводились человеческие жертвоприношения, и решил, что копия доисторического сооружения будет подходящим памятником страданиям и гибели солдат из графства Кликитат[121].

Жарким и пыльным летом Бруно и Руперт провели тщательные измерения, не обращая внимания на туристов и выгуливающих собак местных жителей; они пытались записать и понять акустику этого места. Бруно и Руперт пришли туда рано утром, пока не поднялся ветер, создающий в микрофонах слишком сильный фоновый шум. К счастью, сооружение было точной копией древнего Стоунхенджа. Тем не менее разница все же была: бетонные глыбы в Мэрихилле имеют правильную форму, а их поверхность напоминает текстурный потолок, модный в 1970-х гг., тогда как в Стоунхендже каждый камень индивидуален, не похож на другие. По моему опыту проектирования акустических отражателей для концертных залов, эта разница не должна оказывать особого влияния на звук внутри круга.

«Мэрихилл — фантастически красивое сооружение на берегу реки Колумбия. Это также ценная архитектурная модель, окно в прошлое, позволяющее почувствовать себя стоящим в оригинальном Стоунхендже», — рассказывал мне Бруно[122]. Он также описывал, как изменился звук его шагов по гравию, когда он вошел в круг, — возникло удивительное ощущение, что он стоит в комнате. То же самое ощущение описывал Гарди в романе «Тэсс из рода д’Эрбервиллей».

Поначалу результаты акустических измерений меня удивили. Если в Мэрихилле проколоть воздушный шарик, звук будет звенеть и реверберировать около секунды, и такое время затухания характерно скорее для школьного актового зала, чем для открытого пространства. Учитывая отсутствие крыши и промежутки между камнями, я естественным образом предполагал, что звук быстро угаснет, но часть звуковых волн явно осталась внутри круга, отражаясь от камней в горизонтальной плоскости. Однако акустика здесь была слабее, чем в гулком школьном зале, поскольку отражения от камней звучали тише; заметить разницу можно было, только если внимательно прислушаться. Тем не менее эти отражения могли быть полезными во время ритуалов. «Это удивительно подходящее место для произнесения речей, — объяснял Бруно, — поскольку отражения усиливают голос и можно обращаться к людям, стоящим за пределами внутреннего круга»[123].

Внутренние поверхности камней Стоунхенджа тщательно обработаны, их поверхность гладкая и округлая, тогда как внешние поверхности остались грубыми и шершавыми. Известные специалисты по археоакустике Аарон Уотсон и Дэвид Китинг предположили, что целью обработки обращенных внутрь поверхностей была фокусировка звука[124]. Однако Бруно не слышал отдельного эха, вызванного фокусировкой звука кольцами из камней в Мэрихилле. Внешние сарсеновые камни могли создавать эхо самостоятельно, но оно заглушалось бы отражениями от внутреннего кольца. Наш слух объединяет звуки, приходящие приблизительно в одно и то же время. В Мэрихилле звуки, отражавшиеся от внутренних и внешних камней, приходили почти одновременно, и разделить их не представлялось возможным, что делало неразличимым любое эхо от фокусировки[125]. Бруно и Руперт надеялись услышать в каменном кольце эффект шепчущей галереи, но просветы между камнями разрушают этот эффект. Не слышали они также басовую ноту «храма ветров», описанную Гарди, — даже при сильном ветре, гулявшем среди камней во второй половине дня.

Шанс почувствовать древний резонанс, подобный тому, который ускользнул от Бруно Фазенды в Стоунхендже, привел меня к могильному кургану эпохи неолита в Вейленд-Смити. У меня имелась еще одна, более прозаическая причина: любопытство, побуждавшее посмотреть на место, которое фигурировало в одной сенсационной научной публикации. В 1994 г. Роберт Ян с коллегами выполнили, как они сами выражались, «рудиментарные акустические измерения» в шести древних сооружениях[126]. Во всех помещениях обнаружился акустический резонанс.

Как и в римском кувшине для вина, воздух в пивной бутылке имеет определенную резонансную частоту, и именно поэтому она издает протяжный звук, похожий на звук флейты, если дуть поверх горлышка. Когда вы дуете поверх отверстия бутылки, небольшая воздушная пробка в горлышке начинает вибрировать под действием воздушной пружины, которую образует остальной воздух в сосуде. Если проделать то же самое с другой бутылкой, с длинным горлышком, она издаст более низкую ноту. Удлиненное горлышко означает, что вибрировать будет более высокий столб воздуха; масса у него больше, а резонансная частота ниже.

Один из коллег Яна, Пол Девере, в 2001 г. выпустил книгу, в которой утверждалось, что у древних сооружений имеются особые резонансные частоты, усиливающие человеческий голос, и что сделано это намеренно[127]. Это утверждение вызвало протест акустика и математика Мэтью Райта, который отметил, что все замкнутые пространства — будь то ванная комната или погребальная камера — резонируют; этот эффект редко бывает явно выраженным или очевидным, как звук, издаваемый пустой пивной бутылкой, но все же он достаточно силен, чтобы, принимая душ, вы почувствовали себя великим певцом. На одной из конференций Райт представил доклад под названием «Отличается ли с точки зрения акустики неолитическая погребальная камера от моей ванной комнаты?» (Is a Neolithic Burial Chamber Different from My Bathroom, Acoustically Speaking?)[128]

Рис. 2.3. Резонансы в двух небольших помещениях

Я решил проверить исследование Райта, проанализировав звук лопнувшего шарика по записям, сделанным в Вейленд-Смити, и в моей ванной комнате (рис. 2.3). Оба графика представляют собой неровные линии с явными пиками и впадинами. Пики приходятся на резонансные частоты. Любой певец услышит, что на этих частотах ноты звучат богаче и полнее, чем обычно. Если в любом из этих помещений вы пропоете ноту с частотой чуть выше 100 Гц, то вызовете резонанс, который усилит и обогатит звук. Передвиньтесь к частоте 150 Гц (музыкальный интервал, равный квинте, разделяющий две первые ноты темы «Звездных войн»), и провалы в графиках покажут, что на этих частотах нет резонанса, и голос будет звучать слабее. 100-Гц резонанс удобно располагается в нижней части диапазона моего голоса, что идеально подходит для исполнения композиции Барри Уайта «Не хватает любви твоей» (Can’t Get Enough of Your Love, Babe) (песня больше подходит для ванной комнаты, чем для погребальной камеры).

Пики на графиках демонстрируют, насколько похожи с точки зрения акустики ванная комната и могильный холм. Погребальные камеры и ванные комнаты имеют схожие размеры — они достаточно велики, чтобы в них человек мог вытянуться во весь рост — в могиле или в ванне с водой. Это означает, что у обоих помещений резонансные частоты усиливают пение[129].

В статье Райта делается вывод, что акустика вряд ли повлияла на конструкцию погребальных камер. Боюсь, я должен с ним согласиться, — так мне подсказывает собственный научный опыт. Крестообразная форма погребальной камеры в Вейленд-Смити также не оказывает существенного влияния на звук — акустика здесь такая же, как в простом прямоугольном помещении. Любая маленькая камера предоставила бы нашим предкам резонансные частоты, которые усиливают декламацию и пение — если именно так они провожали своих усопших сородичей.

Ухо современного человека привыкло слышать отражения звука от зданий и внутри зданий, и поэтому мы забываем, насколько необычной казалась нашим предкам акустика погребальных камер и каменных кругов. Независимо от того, что повлияло на конструкцию Стоунхенджа, Вейленд-Смити и других древних памятников, мы должны вновь открыть для себя слуховые навыки предков, чтобы по-настоящему понять археологию этих мест. А для этого нужно сначала послушать животных.

3

Лающая рыба

Через год после посещения Вейленд-Смити я вместе с еще тридцатью людьми встречал рассвет холодного весеннего дня, чтобы услышать птиц, исполняющих утреннюю ораторию в Йоркширском парке скульптур в Англии. Наш гид Дункан был типичным йоркширцем, грубоватым и немногословным — он не произносил десяти слов там, где можно было обойтись одним. «Откуда вы знаете, что это большая синица?» — спросил я. «Просто знаю. Много лет слушаю и смотрю», — последовал ответ. Мы стояли среди деревьев и скульптур на усеянной колокольчиками траве, которая оживала под первыми лучами утреннего солнца, и просто слушали. Как мог бы выразиться Дункан, мы записались на прогулку в сопровождении предрассветного хора и занятие у нас было только одно — слушать птиц.

Сначала я оценил общий звуковой ландшафт. Весной птицы поют в полный голос, и их песни доносились до нас со всех сторон. Дункан был прав, избавив нас от многословных описаний, потому что просто стоять и слушать было для меня откровением — я осознавал всю необыкновенную сложность предрассветного птичьего хора. Я пытался прикинуть количество птиц и направления, откуда приходили звуки. Я пытался разобрать отдельные песни, словно дирижер, прислушивающийся к определенному инструменту оркестра. Издалека доносился гогот гусей на озере у подножия холма; казалось, они не умолкали ни на секунду. Выше по склону время от времени слышалось воркование вяхирей. От ржавеющей скульптуры доносилось характерное карканье грачей. И со всех сторон выводили свои заливистые трели певчие птицы. Я выбрал одну птицу, издававшую мощный короткий каскад звуков; Дункан сказал, что это малиновка. Малиновки все время прилетают ко мне в сад, но я не понимал, насколько богата их песня. Пеночки, поползни, зяблики — как я раньше не замечал разнообразия этого природного оркестра и просто помещал всех этих маленьких музыкантов в одну обширную категорию под названием певчие птицы?

Научная литература, посвященная шуму, уделяет еще меньше внимания отдельным существам. В одну категорию сводятся не только голоса птиц, но и любые другие природные звуки. А категорий всего две: естественные и искусственные звуки. Здравый смысл подсказывает, что все естественное полезно для нашего здоровья и должно поощряться, а искусственные звуки вредны и их нужно избегать. Но это упрощение, и такие исследователи, как Элеонор Рэтклиф, специалист по экологической психологии, выделяют разнообразные нюансы. Элеонор изучает реакцию людей на пение птиц. В своем исследовании она выяснила, что, хотя пение птиц обычно считается естественным звуком, в четверти случаев оно воспринималось как неприятное. Например, один человек жаловался на раздражающий крик сорок, сиплый и кудахтающий, — отчасти это объяснялось тем, что в наши дни сорок несправедливо обвиняют в уменьшении популяции певчих птиц[130].

Элеонор проводила и другие эксперименты, чтобы выяснить, может ли более приятное птичье пение улучшать настроение человека. В одном из опытов выяснилось, что пение маленькой птички оливкового цвета, обитающей в Новой Зеландии, по всей вероятности, лучше других помогает расслабиться и восстановить силы после психологического напряжения. Белоглазка издает классические вибрирующие трели. А вот неприятный скрипучий крик сойки хуже всего помогал справиться со стрессом и умственным переутомлением.

Голоса животных являются основой наших взаимоотношений с миром природы. Звуки, издаваемые насекомыми, птицами и другими животными, хранятся в нашей памяти — как указатель времени, места и сезона. У меня резкие крики грачей мгновенно вызывают образ сумерек на церковном дворе в английской деревне, где птицы устраиваются на ночлег. Ритмичный стрекот сверчков напоминает о жарких вечерах в палатке на юге Франции. А когда я слышу жуткие вопли лисиц во время гона, то вспоминаю, как однажды проснулся в ужасе, уверенный, что под окном моей спальни убивают ребенка. Многие естественные звуки неприятны, подобно крикам лисиц, но могут ли они приносить пользу?

Режиссеры-документалисты изображают мир природы так, словно единственным важным органом чувств для нас является зрение. К сожалению, в телевизионных программах о природе звуки, которые издают живые существа, практически неслышны; доминируют изображение и инструментальная музыка, призванная передавать настроение. Я спросил об этом Криса Уотсона, специализирующегося на записи звуков природы. Если вы смотрели одну из последних программ BBC о природе, то велика вероятность, что звук к ней записывал именно Крис. Своим мягким, тягучим тоном уроженца Северной Англии он объяснял, что музыка предназначена для манипуляции настроением: «Она так плохо сделана, вездесуща и навязчива — будто тебя накачивают стероидами»[131]. Но проигрывание естественных звуков тоже является искусственным. Как часто вы слышали звуки, издаваемые живыми существами, которых не видели, потому что их было трудно заметить или они прятались? И какие чувства вызывали у вас эти звуки?

Возможно, это покажется банальностью, но ученые, по всей видимости, продемонстрировали, что природа для нас в целом полезна. В одном известном исследовании пациенты, которым удалили желчный пузырь, выписывались из больницы раньше, если их кровать стояла у окна, а не у кирпичной стены[132]. Лабораторные исследования показали, что общение с природой снимает психологическую усталость. Психолог Марк Берман с коллегами оценивал умственные способности испытуемых, например предлагая им запомнить последовательность цифр, а затем воспроизвести в обратном порядке. После этого участники эксперимента отправлялись на прогулку в парк или в центр города Энн-Арбор в штате Мичиган. После прогулки тест повторяли, и те, кто отдыхал в естественных условиях, показали лучшие результаты, чем те, кто гулял по центру города[133].

Природа также помогает восстанавливаться после стресса. Роджер Ульрих с коллегами исследовал реакцию 120 добровольцев из числа студентов, которые просматривали два видеоролика[134]. Первый фрагмент у всех был одинаковым — он должен был вызывать стресс, демонстрируя несчастные случаи на деревообрабатывающем предприятии с имитацией серьезных травм, крови и увечий. Во втором видеоролике половине испытуемых показывали природную среду, а другой половине — городской пейзаж. Во время просмотра второго ролика студентов просили оценить свое эмоциональное состояние, а исследователи измеряли у них уровень потоотделения. Участники эксперимента, смотревшие видеоролик о природе, быстрее восстанавливались после стресса, вызванного демонстрацией несчастных случаев, чем те, кто смотрел на городской пейзаж.

К сожалению, лишь небольшая часть новых исследований в этой области посвящена роли акустики. Одно из редких исключений — работа Йеспера Альварссона с коллегами. Они выбрали сорок человек и предложили им сложные арифметические задачи, после чего дали возможность восстановиться после умственного напряжения, слушая записи разных звуков, таких как журчание фонтана или шум транспорта; цель эксперимента — оценить влияние звуковой среды на восстановление после напряженной умственной работы. Результаты оказались неоднозначными. Только один из физиологических параметров, уровень потоотделения, положительно откликался на природные звуки[135].

Существуют три конкурирующие теории, которые объясняют, почему природа может быть для нас полезной. Первая теория — эволюционная; она предполагает, что предпочтение всего естественного сформировалось для того, чтобы помочь в поиске богатых пищей мест. Вторая — физиологическая; природа не дает нам погрузиться в себя и отвлекает от мрачных мыслей, даря чувство принадлежности к чему-то «большему, чем мы сами». Третья теория утверждает, что природные объекты, способствующие восстановлению, обладают «мягкой притягательностью», то есть очаровывают и одновременно успокаивают — как облака, закат солнца или шелест листвы; эта мягкая притягательность помогает достичь когнитивного покоя[136]. Эти теории позволяют объяснить нашу реакцию на эстетически приятные звуки. А как насчет неприятных?

В детстве, когда я смотрел вестерны, то всегда обращал внимание, что треск сверчков звучит в них неестественно громко. Как ковбоям удается спать среди такого шума? Мне казалось невероятным, что такое маленькое насекомое может издавать такие громкие звуки.

Однажды теплым солнечным днем мне представилась возможность спросить об этом у лучших звукорежиссеров Голливуда, когда мы потягивали «маргариту» у бортика бассейна с голубой водой на одной из вилл в Лос-Анджелесе. Звукорежиссер Майрон Неттинга — обладатель «Оскара» за лучший звук. Общительный, улыбчивый и увлекающийся, он объясняет мне, что на Среднем Западе США насекомые действительно очень громкие. Но мое внимание привлекают другие его слова. Выбирая сверчка, под пение которого собравшиеся вокруг костра ковбои едят бобы, звукорежиссер использует не любую запись, а ту, которая передает нужное настроение и усиливает эмоциональный нарратив фильма. Майрон поясняет, что для тихой ночи на ферме он возьмет успокаивающий стрекот, «но если кто-то крадется за домом, собираясь напасть на людей, то нервы его напряжены, и внезапная трель сверчка заставляет его вздрогнуть и остановиться»[137]. Выбор Майрона зависит от ритма звуков, издаваемых насекомым, а также их внезапности.

Разные виды сверчков могут издавать разные звуки, но гудение и чириканье всегда начинается со стрекота, вызванного трением одной части тела о другую[138]. Стеблевой сверчок издает звуки, похожие на тихий телефонный звонок, когда делает ножницеобразные движения крыльями, и утолщенный скребок одного крыла трется о стридуляционную жилку — нарост, который под микроскопом выглядит как лезвие пилы, — другого крыла. Очень похоже на миниатюрную «терку», перкуссионный инструмент, на котором вы, возможно, играли в начальной школе. Каждый раз, когда скребок ударяет о зубчик стридуляционной жилки, получается короткий звуковой импульс. Высота звука зависит от того, с какой скоростью скребок ударяет по зубчикам. Обычно это происходит с интервалом в половину миллисекунды, что соответствует частоте 2000 Гц — это типичная частота свиста.

На моей записи стрекота стеблевого сверчка (рис. 3.1) насекомое восемь раз трет крылышки друг о друга, затем делает паузу приблизительно в одну треть секунды, а затем все повторяется снова. Стеблевого сверчка еще называют «термометром», поскольку с повышением температуры частота издаваемых им звуков повышается. Температуру (по Фаренгейту) можно определить следующим образом: сосчитать количество импульсов за четверть минуты, а затем прибавить 40[139].

Рис. 3.1. Стрекот стеблевого сверчка

Учитывая эту хорошо известную зависимость между температурой и ритмом, звукорежиссеры вроде Майрона могут выбирать более низкую частоту стрекота, чтобы передать спокойную атмосферу (даже если это сцена теплой и тихой ночи). При высокой температуре стрекот сверчка становится более настойчивым, похожим на телефонный звонок, требующий ответа, — импульсы следуют чаще и начинаются резче.

Сам по себе стрекот не очень громкий, но каждый крошечный импульс заставляет резонировать все крыло, что усиливает звук. Это похоже на устройство скрипки. Смычок вызывает вибрацию струны, и, хотя звук от нее очень слабый, вибрации через нижний порожек передаются деревянному корпусу инструмента, большая площадь поверхности которого позволяет получать более громкий звук.

Стрекот, который издает периодическая цикада, еще одно насекомое, использующее стридуляцию, больше похож на пение птицы. Медленный двухтональный звук начинается с неприятного, пронзительного скрежета, который длится около двух секунд, а затем частота падает на октаву до низкого, глубокого тона[140]. Цикада издает короткие импульсы за счет быстрого движения мышц, которые изгибают и распрямляют тимбальные мембраны под сложенными крыльями — примерно то же самое получится, если пальцем деформировать алюминиевую банку. Щелчки, возникающие при изгибании и выпрямлении мембраны, усиливаются резонансом воздуха в брюшной полости насекомого[141]. Неблагозвучный стрекот цикады производит устрашающее впечатление, но, как мне кажется, он слишком необычен для звукорежиссеров. Если вы пытаетесь завладеть вниманием зрителя и создать у него эффект присутствия, звуки должны быть знакомыми и не привлекать внимания. Майрон сформулировал эту мысль так: «Не нужно им показывать внутреннюю кухню… Нужно создать у них ощущение… что они находятся там»[142].

В городе Боуи неподалеку от Вашингтона, в штате Мэриленд, на ясенях живут цикады, самцы которых издают звуки громкостью более 90 децибел, что значительно превышает безопасный уровень на рабочем месте[143]. Такая плотность популяции цикад наблюдается один раз в семнадцать лет, что соответствует продолжительности жизненного цикла насекомых. Самая большая и самая распространенная цикада в Мэриленде — Magicicada septendecim; по выражению одной из местных газет, она «звучит как гигантская газонокосилка или космический корабль из научно-фантастического фильма». Громче всех стрекочет другая цикада, Magicicada casini, издающая «резкий дребезжащий звук, словно миллион детских погремушек»[144].

Знаменитый исследователь океана Жак Ив Кусто в 1950-х гг. мог наслаждаться «миром тишины», но на самом деле подводный мир далек от безмолвия. Гребляк (Micronecta scholtzi) с помощью стридуляции издает звуки, похожие на ритмичный стрекот сверчков. Считается, что Micronecta scholtzi — самое громкое водное животное, если соотносить громкость издаваемых звуков с размерами тела. Длина насекомого не превышает нескольких миллиметров, а услышать его можно с берега реки[145]. Известие о том, что гребляк, чтобы издавать звуки, трется пенисом о выступы на брюшке, попало на первые полосы газет и тем самым стало редким успехом энтомологической анатомии.

Некоторые гребляки для усиления звука используют резонанс воздушного пузырька, который они на себе удерживают. Частота вибраций у них близка к резонансной частоте воздуха в пузырьке. По мере уменьшения запаса воздуха резонансная частота повышается, и гребляку приходится увеличивать скорость стридуляции[146].

Раки-щелкуны также используют воздушные пузыри для усиления звука — иногда для передачи сообщений, а иногда для того, чтобы убить добычу. Способ извлечения звука у них уникальный — вовсе не от щелкающих клешней. В 2000 г. Михель Верслуис с коллегами из Университета Твенте в Нидерландах, чтобы разгадать их секрет, использовал высокоскоростную съемку. Рак очень быстро смыкает клешню (кончики движутся со скоростью 70 километров в час), создавая мощную струю воды. Согласно закону Бернулли, в быстром потоке жидкости давление резко падает, и вода начинает закипать при температуре окружающей среды. Образуется пузырек водяного пара, который тут же схлопывается, в результате чего возникает ударная волна и парализует или убивает добычу[147]. (В процессе схлопывания пузырьков также излучается свет; это явление называют «сонолюминесценцией».)

Большие колонии раков-щелкунов создают громкий шум, похожий на треск пламени. Крис Уотсон считает, что это должен быть самый распространенный звук на планете, хотя «слышали его немногие»[148]. Щелкуны также создают много трудностей для тех, кто записывает звуки природы. «У северного побережья Исландии я пытался записать песню синего кита, самого большого и громкого животного на земле, — рассказывал мне Крис, — и все же я не мог издалека услышать китов из-за щелчков, треска и хлопков, издаваемых этими животными длиной всего пара сантиметров»[149]. Эта проблема хорошо знакома военным; исследование раков-щелкунов началось во время Второй мировой войны, потому что шум от них мешал услышать вражеские подводные лодки[150].

Кажется нелогичным, что такие крошечные, беззащитные животные привлекают к себе внимание, издавая столько шума. Миссионер и исследователь Викторианской эпохи Дэвид Ливингстон писал о своем путешествии в Африку: «Пронзительный стрекот цикад буквально оглушает; к хору присоединяется серо-коричневая цикада, резкий звук которой окрашен слабыми модуляциями, как гудение шотландской волынки. У меня не укладывается в голове, как столь маленькое существо может издавать такой звук; создается впечатление, что от него дрожит земля»[151]. Может быть, он слышал африканскую цикаду? Это самое громкое насекомое — на расстоянии метра громкость звука достигает 101 децибела, как у отбойного молотка[152]. Но цикады не единственные животные, составляющие громкий хор. Дэвид Ливингстон сообщал: «Когда цикады, сверчки и лягушки объединяются, их музыка слышна с расстояния в четверть мили»[153].

Лягушки должны «квакать», но кто-то забыл сказать об этом амфибиям в парке Гонконга. Парк, построенный в центральном районе на территории бывших казарм, служит местом отдыха для жителей одного из самых густонаселенных городов мира. Когда я приезжал туда в 2009 г., лягушки в парке переговаривались с помощью хлюпающих звуков, как жалкое подобие Дональда Дака. Обычно лягушки не открывают рта, и их резонатор на шее раздувается, словно гигантский воздушный шар. Лягушки не выдыхают воздух, когда с помощью песен ищут себе пару: воздух циркулирует между легкими и резонатором и звук излучается посредством вибраций головы, резонатора и других частей тела[154].

У лягушек, как и у людей, имеется пара голосовых связок, которые открывают и закрывают проход для воздуха, превращая непрерывный поток в импульсы давления, формирующие звук. Люди усиливают звук посредством резонанса в голосовом тракте (рот, нос и воздушная полость в верхней части горла). Но у лягушек усиливающий резонанс обеспечивается кожей резонатора. Если человек заговорит, вдохнув гелий, то более легкий газ в голосовом тракте сместит резонансные частоты вверх, и голос станет тоньше. Но если гелий вдохнет лягушка (такой эксперимент проделывали многие ученые), ее голос практически не изменится — по данным исследователей, звук усиливается вовсе не резонансом воздуха в резонаторе[155].

Сильный гам не представляет опасности для сообщества лягушек, а, наоборот, создает эволюционную защиту. Громкий лягушачий хор привлекает не только меньшее число хищников, но и большее число самок. У каждой отдельной лягушки уменьшаются шансы погибнуть и увеличиваются шансы найти пару[156]. Когда я подходил к лягушкам парка в Гонконге слишком близко, кваканье внезапно стихало и тишина сигнализировала всем об опасности.

Звукорежиссер Джулиан Трежер убежден, что пение птиц успокаивает потому, что за сотни тысяч лет эволюции мы усвоили: если птицы поют, значит, опасности нет. А вот их молчание должно вызывать тревогу — возможно, это признак присутствия хищников. Вполне резонно, но я сомневаюсь, что этот аргумент подлежит научной проверке[157]. Эта идея подтолкнула Джулиана использовать в своей работе пение птиц, в том числе для профилактики преступлений в городе Ланкастер в Калифорнии. Громкоговорители, похожие на маленькие зеленые столбики, были установлены на клумбах главной торговой улицы; они проигрывали звонкую электронную музыку, журчание воды и пение птиц[158]. К сожалению, когда я на следующий день после беседы с голливудскими звукорежиссерами приехал в Ланкастер, динамики транслировали обычную музыку в стиле кантри. Нельзя сказать, что эти звуки успокаивали, но это важный прецедент применения музыки для профилактики преступлений. В Австралии по «методу Манилова» записи легкой музыки используют, чтобы рассеивать подростков — они предпочитают не собираться в таких местах. Рассказывают, что такая тактика работает, но даже сам Барри Манилов задается вопросом: «Никому не приходило в голову, что хулиганам может понравиться моя музыка? Что, если кто-то из них начнет напевать «Я не могу улыбаться без тебя» (Can’t Smile without You)?»[159]

В сводках новостей регулярно появляются сообщения о том, что людям мешает шум, издаваемый животными; в это трудно поверить, но те, кто жалуется на петуха своего соседа, считают этот природный звук бодрящим. Громкие крики животных привлекают внимание, однако они перегружают нашу слуховую систему и мешают услышать другие звуки, сигнализирующие об опасности, а в некоторых случаях даже запускают систему раннего предупреждения, которая заставляет насторожиться.

Важную роль в реакции на звуки играет узнавание — в том числе голосов животных. Эндрю Уайтхаус из Абердинского университета в Шотландии исследовал взаимоотношения между птицами и людьми, особенно влияние птичьего пения. Средства массовой информации, сообщившие о его работе, предложили людям делиться своими личными историями, что превратилось в настоящую золотую жилу для антрополога. Вот что, например, написал Эндрю человек, переехавший из Великобритании в Австралию:

Птичье пение здесь действительно раздражает. Нам рассказывали о людях, которые вернулись в Великобританию из-за «ужасного» пения птиц. Кратко я описал бы воздействие птичьего пения так: оно напрягает. Это скрежет или другие неприятные звуки[160].

Подобных историй много; их прислали люди, переехавшие в другую страну и удивленные тем, насколько сильно влияет на них изменившееся пение птиц. Даже те, кто обычно не обращал внимания на природные звуки, чувствуют чужие птичьи голоса.

Новизна также может быть источником удовольствия, в чем я убедился несколько лет назад, посетив сухие джунгли в австралийском Квинсленде. Птица-бич получила такое название из-за своего крика. Самец начинает песню со свиста, который длится около двух секунд, достигает кульминации на глиссандо, а затем резко обрывается, словно щелчок бича, и этот звук еще долго реверберирует среди деревьев[161]. Начальная нота имеет высокую частоту, где-то в середине диапазона малой флейты, а глиссандо охватывает широкий диапазон почти в 8000 Гц всего за 0,17 секунды, словно флейтист начинает с самой низкой ноты и проходит весь диапазон инструмента[162]. Поскольку такой звук требует большого мастерства, самки птицы-бича оценивают самца по качеству крика. Иногда песня превращается в дуэт — самка отвечает двумя короткими слогами: «Чи-чи». Такой разговор происходит чаще всего, когда самца выбрали, — убедительное свидетельство того, что дуэты играют важную роль в формировании и поддержании партнерских отношений[163].

Конечно, незнакомое птичье пение можно услышать и в родной стране. Выпь пуглива и ведет скрытный образ жизни, а последние сто лет находится на грани уничтожения. Эта родственница цапли издает необычно низкие звуки, которые на многие мили разносятся по болотам, где обитает птица. Много научных статей посвящено тому, как идентифицировать и сосчитать отдельных особей, — выпь трудно увидеть, но легко услышать. Звук, издаваемый этими птицами, очень громкий — 101 децибел с расстояния 1 метр — и похож на звук горна[164]. По частоте, около 155 Гц, крик выпи очень похож на звук тубы, и его часто сравнивают с далекой сиреной.

Когда звук распространяется в воздухе, при вибрации каждой молекулы поглощается небольшое количество энергии, и это поглощение ограничивает дальность распространения звуковой волны. На низких частотах молекулы по определению вибрируют реже, чем на высоких, таким образом, звук низкой частоты теряет меньше энергии и распространяется дальше. Поэтому на болотах так хорошо слышно уханье выпи.

Ранним весенним утром, когда я приехал в заповедник Хэм-Уолл в окрестностях Гластонбери, чтобы послушать выпь, над болотами висел густой, удушливый туман. Мы вышли очень рано, в пять утра, потому что выпь, подобно большинству птиц, встречает песней рассвет. Мой гид, Джон Древер, загрузил багажник автомобиля микрофонами странной формы, диктофонами и штативами. В вязаной шапочке, защищавшей от холода, он был похож скорее на вора-форточника, чем на общительного музыканта и специалиста по акустической экологии. Мы припарковали машину в заповеднике и пошли по тропинке к гнездам выпи, почти ничего не видя в густом тумане. Наконец мы наткнулись на скамью в засидке, сели и стали слушать.

Первый крик — похожий на сирену — послышался слева; ничего подобного я раньше не слышал. В «Собаке Баскервилей» злодей Джек Стэплтон пытается обмануть Шерлока Холмса, утверждая, что «глухое низкое рычание» и «тоскливый вой»[165] — это крик выпи, а не голос жуткой собаки. К несчастью для Стэплтона, выпь невозможно спутать с собакой[166]. Выпь, которую я слышал, вызвала у меня ассоциации с большой пивной бутылкой, в которую дует посетитель паба, или с кувшином из старомодного шумового оркестра. Через секунду к первой птице присоединилась вторая — справа, на чуть более высокой ноте. Мы перешли к другой засидке, где я оказался достаточно близко к птице и слышал подготовку к крику. Выпь четыре раза заглотила воздух, а затем издала семь низких отчетливых звуков, разделенных двухсекундными паузами. Но нам точно не известно, что именно делает выпь, готовясь к крику, — эта птица очень скрытная и хорошо маскируется. На редком видеоролике можно увидеть необычную прелюдию, когда при заглатывании воздуха горло выпи раздувается, а тело сотрясается в конвульсиях — как у кошки, которая отрыгивает шарик шерсти. Но кричащая птица остается практически неподвижной. Популяция выпи растет, и поэтому вполне возможно, что эту тайну вскоре удастся раскрыть. В 1997 г. в Великобритании насчитывалось всего одиннадцать самцов, издающих протяжные крики, а в 2012 г. их было уже не меньше сотни — это результат восстановления плавней, заросших камышом.

Ученые отмечали время, когда кричит выпь, чтобы попытаться понять назначение крика, а также его связь с успехом размножения. Тот факт, что самцы кричат перед спариванием, указывает, что самки оценивают конкурирующих самцов по силе звука. Выпь также кричит в период строительства гнезда, и это означает, что голос служит и для защиты территории.

Через полтора часа после нашего прибытия в заповедник начало светать, и выпи умолкли. Промерзнув до костей, мы пошли к машине. Внезапно я услышал гомон певчих птиц, окружавший меня со всех сторон. Оказывается, я так сосредоточился на низких звуках, издаваемых выпью, что не слышал высокочастотных трелей. В такой обстановке крик выпи легко принять за громкое свидетельство человеческой деятельности. Чтобы звук успокаивал, он должен быть явно естественным и не возбуждать нашу систему предупреждения об опасности. Если мы знаем источник звука или рядом есть специалист, который способен дать пояснения, мы причисляем звук к категории естественных и неопасных, и он нас успокаивает.

Месяца за два до путешествия в заповедник, где водится выпь, на конференции TEDx в английском Солфорде биолог Хизер Уитни рассказывала о том, как в процессе эволюции растения научились привлекать опылителей; например, некоторые орхидеи формой и запахом похожи на самок ос, и самцы, пытающиеся спариваться с цветком, разносят его пыльцу[167]. Это был очень интересный доклад, но больше всего меня взволновали новые акустические исследования, о которых Хизер рассказала мне позже, в кафе. Один из ее коллег обнаружил растения, листья которых имеют особую форму, чтобы привлечь опылителей — летучих мышей.

За пределами человеческого слуха лежит удивительный ультразвуковой мир. Летучие мыши слышат звуки, частота которых в основном превышает 20 000 Гц, или 20 кГц (1 кГц = 1000 Гц), верхний порог нашего звукового восприятия. Через три месяца после конференции TEDx я присоединился к группе из двух десятков человек, которые отправились на прогулку к летучим мышам в вересковые пустоши около деревни Гринмаунт в Англии. Встреча была назначена на парковке местного паба. Узнать гида было несложно — Клэр Сефтон, на футболке и чехле сотового телефона которой были изображены летучие млекопитающие, излучала энтузиазм. Ее научные интересы лежали в другой области, а конференции по летучим мышам были ее хобби; кроме того, она выступала в роли ветеринара-добровольца. Прежде чем мы отправились на прогулку в Керклис-Вэлли, она показала нам двух своих пациентов. Одним из них была большая летучая мышь, самый крупный представитель этого семейства в Великобритании, — с рыжевато-коричневым мехом, очень симпатичная, похожая на большую мышь с крыльями. Животное открывало рот и скалило зубы: Клэр сказала, что летучая мышь «нас внимательно рассматривает», посылая сигналы эхолокации. Второй пациент — обычный крошечный нетопырь, который за ночь может проглотить до 3000 насекомых, хотя длина его тела всего около 4 сантиметров.

Частота сигналов эхолокации слишком высока для человеческого уха, и на помощь нам пришло электронное оборудование. Клэр раздала детекторы летучих мышей: черные коробочки размером с первые сотовые телефоны, с двумя ручками настройки с надписями «Усиление» и «Частота». Когда начало темнеть, наш маленький отряд охотников за летучими мышами зашагал по тропинке между деревьями, сжимая в руках шипящие детекторы. Около старого железнодорожного моста мой прибор издал серию щелчков, словно кто-то быстро хлопал в ладоши. «Нетопырь», — сообщила Клэр, узнав животное по ритму сигналов. Каждый щелчок на самом деле был «писком», коротким импульсом с постепенно уменьшающейся частотой. Скорость следования сигналов меняется по мере приближения летучей мыши к объекту — пока импульсы не сливаются в один. В этот момент детектор издавал звук, похожий на рычание.

На следующий день я изучил несколько записей сигналов обыкновенного нетопыря. Лучший способ представить каждый сигнал — это спектрограмма, поскольку на ней отображается изменение частоты со временем. Спектрограммы, которые чаще используются для анализа речи, прекрасно подходят для визуализации звуков. На рис. 3.2 темные наклонные линии показывают, как за короткое время одного импульса (7 миллисекунд) частота уменьшается с 70 до 50 кГц.

Но как я мог слышать этот звук на детекторе, если его частота намного превышает границу диапазона моего слуха? Ультразвуковой микрофон воспринимает писк летучей мыши и изменяет тональность, приспосабливая ее к человеческому слуху[168].

Клэр смогла узнать голос обыкновенного нетопыря, потому что каждый вид летучих мышей использует для эхолокации свою частоту и детектор издает разные звуки. Например, большая летучая мышь издает звук, похожий на звучное причмокивание, сопровождающееся слабым гудением. Специалисты могут по характеру сигналов также определить, чем занята летучая мышь: слетела с насеста, ищет еду, просто летает или переговаривается с сородичами.

Меня особенно удивило то обстоятельство, что голосовой и слуховой аппарат летучих мышей практически не отличается от человеческого. Чтобы издавать звуки такой высокой частоты, животные должны максимально использовать возможности организма млекопитающих. Некоторые виды летучих мышей способны издавать звуки частотой 200 кГц, а это означает, что щели между их голосовыми связками открываются и закрываются 200 000 раз в секунду. Правда, в их голосовом аппарате присутствует важное усовершенствование: тонкие и легкие мембраны на голосовых связках, способные вибрировать с очень высокой частотой.

Рис. 3.2. Сигнал обычного нетопыря

Летучие мыши не только берут очень высокие ноты, у них еще необыкновенно громкий голос. Сила звука может достигать 120 децибел — аналог рева пожарной сирены с расстояния всего 10 сантиметров[169]. Такие уровни звука могут повредить слуховую систему млекопитающего, поэтому мышцы в ушах летучей мыши рефлекторно сокращаются, смещая крошечные косточки среднего уха, что ослабляет вибрацию, передающуюся от барабанной перепонки к внутреннему уху. У человека тоже есть этот акустический рефлекс, но его эволюционное назначение остается неясным. Возможно, он защищает наш слух от слишком громких звуков — как у летучих мышей. Или уменьшает громкость собственной речи, чтобы человек мог расслышать другие звуки[170].

Мы сошли с тропинки и, спотыкаясь о корни деревьев (не взять фонарь на ночную прогулку было ошибкой), побрели через лес к небольшому пруду. Но наши страдания окупились сполна — мы услышали, как над водой охотится на насекомых ночница Добентона. Эти животные устроили гнездо под гигантским кирпичным мостом, и наши приборы периодически оживали, издавая звуки, напоминающие отдаленную пулеметную стрельбу. Вооруженный детектором, я смог оценить, как много летучих мышей обитают в долине. Просто удивительно, что раньше я ничего не знал об этих окружающих меня звуках. В одном из интервью Крис Уотсон, занимающийся записью звуков природы, объяснял, что, слушая летучих мышей, преследующих добычу, совсем по-другому взглянул на озеро Вирнви в Уэльсе: «Это место полностью изменилось, в ультразвуковом диапазоне из мирного и безмятежного места, каким его воспринимало человеческое ухо, оно превратилось в кровавое побоище»[171].

Что еще мы не слышим? В своей лаборатории в Бристольском университете в Англии Марк Холдерейд так обстоятельно и с таким энтузиазмом отвечал на мои вопросы, что я чуть не опоздал на поезд. Он объяснил мне, что летучие мыши слышат не только насекомых и друг друга, но и звуки, отражающиеся от растений. Марк и его коллеги исследовали кубинскую лиану Marcgravia evenia, листья которой особенно хорошо отражают ультразвук, что выделяет ее на фоне остальных растений в джунглях. Лиана имеет изогнутый стебель с кольцом листьев на конце. Последний лист расположен вертикально над цветком и образует вогнутую полусферу, отражающую ультразвуковые сигналы летучих мышей.

Когда животное летит сквозь лес, оно слышит очень сложный сигнал отражения от всей растительности. Эхо мерцает и постоянно меняется. Но последовательность звуков, отражающихся от вогнутого листа лианы, остается почти неизменной, независимо от угла отражения. Поэтому лиана оказывается единственным объектом в джунглях, дающим стабильный ответ на сигнал эхолокации. Более того, полусфера листа фокусирует и усиливает ультразвук, так что летучая мышь может слышать растение издалека. Марк и его коллеги подтвердили эти акустические свойства лианы лабораторными измерениями, использовав крошечный динамик для излучения ультразвука и микрофон, воспринимающий отражения от листа.

Но есть ли у нас доказательства, что летучие мыши обращают внимание на сигнал, отраженный от листа? Обучив животных находить кормушку в лаборатории, наполненной искусственной листвой, исследователи продемонстрировали, что в присутствии полусферического листа лианы животные находят пищу в два раза быстрее. В джунглях лиана повышает свои шансы на опыление, привлекая летучих мышей вогнутым листом; сами летучие мыши высасывают из цветка нектар[172].

В лаборатории Марка я увидел также высушенных мотыльков с необычно длинным хвостом. Подобно лиане, эти мотыльки эволюционировали, чтобы приспособиться к эхолокации, которую используют летучие мыши. У некоторых видов развилась чувствительность к ультразвуку только для того, чтобы слышать летучих мышей. Длинный хвост служит ложной целью для эхолокации. Как истребитель выпускает ложные цели, чтобы обмануть управляемые радаром ракеты, так и мотылек жертвует хвостом-обманкой, чтобы защититься от летучих мышей. Желтая сатурния мадагаскарская в лаборатории Марка имеет раздвоенный хвост, каждая часть которого в шесть раз длиннее тела. Обе половинки оканчиваются завитками, и измерения Марка показывают, что хвосты эффективно отражают ультразвуковые сигналы, приходящие со всех сторон, имитируя отражения от крыльев меньшего по размерам мотылька. Марк продемонстрировал, что в 70 % случаев летучая мышь атакует хвост, а не туловище насекомого; мотылек теряет хвост, но сохраняет жизнь.

Крис Уотсон, увлекающийся записью звуков природы, называет океан «самой богатой звуковой средой на планете». «Мы высокомерно считаем, что живем на планете Земля, тогда как 70 % ее поверхности занимает океан», — отмечает он[173]. Иллюстрируя свою точку зрения, Крис рассказал мне об экспедиции в Арктику, где у побережья острова Шпицберген в архипелаге Свальбард он повстречал бородатых тюленей, поющих под толстым слоем льда. Он опустил гидрофоны (подводные микрофоны) в черную неподвижную воду через полыньи, проделанные тюленями. Криса заворожили голоса тюленей, — казалось, звуки приходят с другой планеты: «Это практически невозможно описать. Если использовать клише, это похоже на хор инопланетных ангелов»[174]. Тюлени издают тягучее, продолжительное глиссандо, не умолкающее несколько десятков секунд. Похожий звук можно извлечь из цуг-флейты, если из нее постепенно выдвигать поршень. По всей видимости, длинные глиссандо привлекают самок, так что продолжительность песни имеет значение.

Яркое описание морской акустики, которое дал Крис, пробудило у меня желание самому оценить эти чудеса, что мне и удалось сделать через месяц после экспедиции к летучим мышам. Холодным дождливым и ветреным днем я поднялся на борт маленького катера, присоединившись к дюжине других пассажиров, закутанных в дождевики; в руках у меня был гидрофон и устройство для записи звука. Мы отправлялись в залив Кромарти-Ферт на встречу с живущими там дельфинами-бутылконосами.

Кромарти-Ферт сильно индустриализирован, и сначала нам пришлось обогнуть гигантские желтые, изъеденные ржавчиной опоры нефтяной вышки. Вдали виднелись две другие вышки, поставленные на ремонт, а рядом проходил круизный лайнер, который вез пассажиров, жаждавших увидеть Несси в расположенном неподалеку озере Лох-Несс. Но дельфины были такими же неуловимыми, как знаменитое чудовище.

Покинув Кромарти-Ферт, мы переместились в другой, более широкий залив Северного моря, Мори-Ферт. Катер прижимался к скалам, покрытым слоем зловонного белого помета морских птиц; зеленые склоны над скалами были усеяны желтыми пятнами цветов дрока. Затем наш капитан, Сара, заметила дельфинов, выпрыгивающих из воды.

Двигатель заглушили, чтобы его грохот не мешал улавливать звуки, и я опустил гидрофон за борт. Сначала был слышен только плеск воды у корпуса катера, подпрыгивавшего на волнах. Потом я услышал серию высокочастотных щелчков, похожих на тарахтение крошечного игрушечного мотоцикла, почти неразличимых из-за шума воды[175].

А затем мы увидели мать с детенышем. Маленький дельфин был меньше и имел серый окрас. Моя цель отличалась от цели остальных пассажиров — у них не было гидрофонов. Они внимательно смотрели и радостно вскрикивали, когда животные выпрыгивали из воды. Но мне требовалось, чтобы дельфины оставались под водой. Я получал удовольствие, любуясь дельфинами с близкого расстояния, но не меньшее удовольствие доставлял мне и звук, рассказывающий о подводном мире, скрытом от остальных пассажиров.

К сожалению, производимый человеком шум заставил животных — и водных млекопитающих, и рыб — изменить свои песни. Можно ли сказать, что ветряные электростанции не наносят ущерба окружающей среде? Наверное, нет — с точки зрения тюленя, которого беспокоит грохот копра, забивающего сваи в берег. Во время строительства прибрежной ветряной электростанции Scroby Sands популяция тюленей у Грейт-Ярмута в Англии существенно сократилась[176]. Сильный шум от забивания свай — 250 децибел с расстояния 1 метр — может повредить слуховой аппарат животных.

В марте 2000 г. на Багамах на берег выбросились шестнадцать китов и множество дельфинов; считается, что причиной массовой гибели животных стал сонар ВМС США. Ученые спорят, каким образом сонар воздействует на морских животных, заставляя их выбрасываться на берег. Звук может просто дезориентировать китов, нарушать процесс ныряния, вызывать декомпрессию, или звуковые волны могут приводить к кровоизлияниям. Но доказать связь сонара с гибелью животных очень трудно, поскольку военно-морской флот не раскрывает информацию о времени и месте его применения[177].

В пресс-релизе, выпущенном в октябре 2005 г. Национальным советом США по охране природных ресурсов, отмечается: «Среднечастотный сонар способен излучать непрерывный звук громкостью свыше 235 децибел, что сравнимо с ревом стартующей ракеты Saturn V»[178]. Данные о ракете Saturn V действительно свидетельствуют о громкости 235 децибел, как у военно-морского сонара, но такое сравнение некорректно из-за разницы между звуком в воздухе и в воде. Аналогичным образом, при забивании свай 250 децибел под водой не эквивалентны 250 децибелам в воздухе.

Децибел — величина относительная, когда давление сравнивается с эталонным, принятым за ноль. В воздухе за эталонное давление принимается порог слуха здорового взрослого человека на частоте 1000 Гц. Под водой эталонное давление меньше. Эта ситуация аналогична разнице между температурой по Цельсию и Фаренгейту: 0 °C является точкой замерзания воды, а 0 °F указывает на более низкую температуру. Кроме того, при сравнении воздушной и подводной акустики следует принять во внимание разницу в плотности среды и скорости распространения звука. Для учета этих факторов акустики вычитают из результатов подводных измерений 61,5 децибела, чтобы получить эквивалентную величину в воздухе[179]. Таким образом, 235 децибел под водой равняются 173,5 децибела на суше. В 2008 г. New York Times писала, что «военно-морской сонар шумит, как 2000 реактивных самолетов», но это сильное преувеличение. Звук сонара на расстоянии 1 метра по громкости эквивалентен звуку одного реактивного самолета на расстоянии 30 метров — его не назовешь тихим, но и с эскадрильей ВВС не сравнить[180].

Сравнивать децибелы не всегда корректно, однако сведения о вреде подводного шума соответствуют действительности. Многие специалисты встревожены, поскольку практически все водные животные используют звук в качестве главного средства коммуникации. Под водой зрение эффективно только на небольшом расстоянии. Мигрирующие гладкие киты могут проплыть более 100 километров в день, и им нужно общаться с сородичами, находящимися очень далеко. Синего кита можно услышать с расстояния 1600 километров. Киты переговариваются на таких огромных расстояниях, поскольку посылают звуковые сигналы на очень низких частотах, которые гораздо лучше передаются морской водой, чем высокочастотные звуки.

На морских животных влияют не только внезапные громкие звуки вроде импульсов военно-морского сонара. Есть еще постоянный шум от проходящих судов. На северо-востоке Тихого океана шум от судоходства за период с 1950 по 2007 г. увеличился приблизительно на 19 децибел[181]. Это неумолкающее гудение может нанести вред водной флоре и фауне. Шум захватывает частоты, на которых переговариваются киты, изменяя издаваемые ими звуки: животные поют дольше, громче или вообще меняют места обитания. Зачастую киты просто перестают общаться, что является вполне разумной реакцией на кратковременные естественные события вроде шторма, но не на постоянный шум от судоходства. К сожалению, несмотря на какофонию, создаваемую кораблями, звук не распространяется в направлении движения, и это может привести к столкновениям, поскольку киты не слышат приближающиеся суда.

Необычные научные исследования Розалинд Ролланд из Аквариума Новой Англии в Бостоне и ее коллег продемонстрировали психологическое воздействие постоянного шума на китов. Группа Ролланд воспользовалась временным уменьшением морского трафика после террористических атак 9/11, чтобы оценить влияние шума на популяцию южных китов, обитающих в канадском заливе Фанди. Ученые измерили уровень гормонов стресса у китов, используя собак-ищеек для поиска плавающих в воде экскрементов. После террористической атаки шум от судоходства уменьшился на 6 децибел, и Ролланд с коллегами обнаружили соответствующее снижение уровня гормонов стресса в организме китов[182].

Оценить отдаленные последствия хронического шума для обитателей моря довольно трудно. Громкие звуки в резервуаре просто отпугивают рыбу, и она уплывает. Такая реакция свидетельствует, что шум может вытеснить популяции рыб с традиционных мест нереста и обитания, нарушить коммуникацию, которая необходима для поиска пары, навигации и сохранения социальных групп. В данный момент ученые пытаются понять, как измерить вред, если последствия могут проявиться только через много лет, а морские животные способны перемещаться на огромные расстояния.

Как влияет эстетика на восприятие естественных звуков? В Китае и Японии сверчков и других насекомых держали в качестве домашних любимцев из-за красивых звуков, которые они издают. Во времена династии Сун (960–1279 н. э.) их использовали в качестве портативных музыкантов. В предисловии к своей книге о музыкантах-насекомых Лайза Райан пишет: «Следящие за модой люди никогда не выходили из дома без поющих сверчков, спрятанных под одеждой»[183]. Вместо кнопки «пуск» владелец сверчка использовал специальную палочку, чтобы расшевелить насекомое и заставить его петь. Но лично мне больше нравится хор насекомых, особенно когда звук обогащается акустикой леса. Крис Уотсон рассказывал мне о таких хорах в африканских джунглях, в Конго. На закате температура воздуха падает, и сотни или даже тысячи маленьких существ объединяются в «удивительный хор, звуки которого волной прокатываются по лесу»[184]. Они создают богатую музыкальную палитру «наподобие стены звука Фила Спектора», которая стихает примерно через час[185].

Лучшие записи Криса сделаны в таких местах, где каждое отдельное насекомое не слишком выделяется на фоне остальных, а звук «процеживается акустикой окружающей среды»[186]. Лес изменяет голоса животных, и им приходится адаптироваться к изменениям, обусловленным окружением. Когда звук распространяется среди деревьев, он отражается от стволов и ветвей. Поэтому слышится не только крик, исходящий непосредственно от животного, но и его задержанные отражения от ветвей.

Сходство акустики леса и комнаты привело к появлению научных статей с такими названиями, как «Джунгли как концертные залы для птиц» (Rainforests as Concert Halls for Birds)[187]. Недавно я имел возможность убедиться в существовании этого эффекта среди лесов и озер Германии. Я обратил внимание, как меняется акустика, когда переходишь с луга в хвойный лес; воспользовавшись одиночеством, я кричал и слушал отражение своего голоса от деревьев. Время реверберации в лесу составило около 1,7 секунды, что соответствует концертному залу для исполнения музыки барокко[188]. В лесу лучше передаются басы, поскольку звуки высокой частоты поглощаются листьями. Это объясняет, почему живущие в джунглях птицы обычно издают низкие звуки, а их песни довольно просты[189]. Такая песня не только меньше ослабляется листвой; отражения от стволов усиливают низкие частоты точно так же, как отражения от стен зала обогащают оркестровую музыку. В немецком лесу я заметил это усиление, однако оно невелико, поскольку от деревьев звук отражается слабее, чем от стен концертного зала.

Есть также данные о том, что при смене окружающей среды птицы изменяют свои песни. Специалист в области эволюционной биологии Элизабет Дерриберри изучила, как изменилась песня самца белоголовой воробьиной овсянки за последние тридцать пять лет; в своей работе она использовала записи, сделанные в Калифорнии. В тех местах, где за несколько десятков лет листва стала гуще, тон птичьих песен понизился, а темп замедлился[190], там же, где плотность деревьев не изменилась, остались неизменными и песни.

На пение птиц влияют не только леса. Широкомасштабное исследование воздействия хронического шума включало анализ реакции птиц на шум транспорта. В крупных городах, таких как Лондон, Париж и Берлин, большие синицы чирикают быстрее и на более высоких нотах, чем те, которые живут в лесах; городские соловьи поют громче в присутствии транспорта, а малиновки предпочитают петь по ночам, когда становится тише[191]. Для больших синиц низкие ноты очень важны, поскольку чем больше и здоровее самец, тем ниже по тону его голос, однако их песни могут заглушаться шумом от транспорта. Как выразился Ханс Слаббекорн из Лейденского университета в Нидерландах, «либо тебя услышат, либо тебя полюбят»[192]. Высказываются опасения, что шум может нарушить природное равновесие и, следовательно, повлиять на то, голоса каких птиц мы слышим в городе. Возможно, уменьшение популяции домовых воробьев связано с тем, что они не смогли приспособить свой голос к городскому шуму[193].

Адаптация песни к условиям обитания может способствовать тому, что птицы формируют собственные диалекты. Когда ребенок учится говорить, он повторяет интонации окружающих людей. Некоторые виды птиц тоже обучаются пению с помощью имитации, и на них может влиять песня соседей. У трехусого звонаря, обитающего в Центральной Америке, различают несколько диалектов. В северной половине Коста-Рики в его песне присутствует громкий треск и свист, а в южной половине Коста-Рики и на севере Панамы — хриплое кваканье[194]. Птичьи диалекты тщательно изучались, и не в последнюю очередь потому, что они позволяют проследить за эволюцией видов. Если песни соседних колоний птиц отличаются — например, из-за разницы в условиях обитания, — то в конечном итоге представители разных колоний перестают общаться и спариваться друг с другом. В этом случае их гены больше не смешиваются, а это значит, что эволюционные пути колоний начинают расходиться, что может привести к появлению двух разных видов.

Соловей внешне ничем не примечателен, но его пение считают самым красивым в Европе. Послушайте несколько записей соловьиного пения, и вы поймете, какое разнообразие звуков может издавать самец соловья. Эти птицы живут в густых зарослях, и поэтому богатый вокальный репертуар для них важнее, чем внешний вид[195]. В 1773 г. английский юрист, антиквар и натуралист Дэйнс Баррингтон поставил соловья на первое место в хит-параде английских певчих птиц, отметив его бойкость, богатство интонаций, широкий диапазон и блестящую технику[196]. В 1924 г. дуэт знаменитой виолончелистки Беатрис Харрисон и соловья стал первым прямым эфиром BBC с открытой площадки. Соловьи в лесу вокруг дома Харрисон в английском Окстеде привыкли повторять музыку, исполняемую на виолончели во время занятий. Прямой эфир едва не сорвался, поскольку птицы боялись микрофонов. В конечном итоге они запели, и передача завоевала такую популярность, что ее повторяли на протяжении двенадцати лет и она приобрела международную известность[197].

Песня соловья очень красива, и это значит, что она может благоприятно воздействовать на нашу психику, однако реакция человека на голоса животных не ограничивается звуковой эстетикой. Когда люди писали Эндрю Уайтхаусу о своем восприятии птичьего пения, в этих историях редко фигурировали соловьи и их чудесные трели. Чаще люди рассказывали о резких криках серебристых чаек в приморских городах или о взволнованном визге стаи стрижей. Иногда эти звуки напоминали о детстве: «За моим окном послышался крик обыкновенной чайки. И в голове у меня возникла отчетливая картина, скопление траулеров в Пойнт-Ло, где я обычно проводил школьные каникулы». Иногда песни ассоциируются с временами года: «Больше всего я люблю крики стрижей, потому что они напоминают о лете»[198].

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.

4

Эхо прошлого

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].

Неудивительно, что Мерсенн в своих экспериментах по измерению скорости звука не воспользовался водоплавающей птицей. Он стоял лицом к большой отражающей поверхности, произносил фразу «benedicam dominum»[204] и с помощью маятника измерял задержку отражения. Мерсенну приходилось говорить быстро — семь слогов фразы за одну секунду. Когда он стоял на расстоянии 485 королевских футов (159 метров) от большой отражающей поверхности[205], эхо приходило сразу же по окончании исходной фразы — «benedicam dominum, benedicam dominum». Это многосложное эхо, поскольку до его прихода можно успеть произнести несколько слогов. Звук дважды преодолел расстояние в 485 королевских футов (всего 319 метров), что позволило Мерсенну вычислить его скорость — 319 метров в секунду. Это очень близко к действительному значению, 340 метров в секунду[206].

Если бы Мерсенн обратился за помощью к утке, то мог бы стать ближе к стене и услышать отчетливое «кряк, кряк», поскольку утка издает односложный звук. Расстояние до отражающей поверхности, на котором можно услышать односложное эхо, например кряканье, составляет около 33 метров (660 утиных шагов?)[207], поскольку именно такое расстояние необходимо преодолеть эху, чтобы оно слышалось отдельно от оригинального звука. Чтобы услышать эхо кряканья утки, мне нужно было найти водную поверхность на расстоянии 30–40 метров от большого здания или скалы. Но даже в этом случае у меня ничего не вышло бы, поскольку голос у утки слишком тихий. Чем дальше вы от источника, тем тише звук — при удвоении расстояния его громкость уменьшается на 6 децибел. Поэтому если громкость кряканья на расстоянии 1 метра составляет 60 децибел, то на расстоянии 2 метров — 54 децибела, 4 метров — 48 децибел и т. д. К тому времени как голос утки преодолеет расстояние в 66 метров (туда и обратно), его громкость уменьшится до 24 децибел. В абсолютной тишине человеческое ухо способно уловить такой тихий звук, но обычно его заглушают другие шумы — удаленное гудение транспорта или шелест листьев[208]. К сожалению, сама Дейзи не сможет услышать эхо даже в тихом месте, поскольку слух у нее гораздо хуже, чем у человека. Таким образом, причина того, что кряканье не создает эха, имеет чисто физическую природу: голос утки недостаточно громкий, чтобы его можно было услышать после того, как звук преодолеет необходимое расстояние.

Акустические эксперименты Марена Мерсенна не ограничивались измерением скорости звука; он также опровергал разные фантастические истории — за 400 лет до того, как развенчанием мифов занялись популярные телепрограммы. Одним из самых необычных связанных с акустикой утверждений, встречающихся в классической литературе, было гетерофонное эхо — то есть когда на фразу на французском языке эхо отвечало, например, по-испански. Мерсенн знал, что такого не может быть, но, как писал профессор Фредерик Винтон Хант в своей выдающейся книге «Происхождение акустики» (Origins in Acoustics), Мерсенн «почти убедил себя, что можно придумать особую серию звуков, эхо от которых способно убедить слушателя, что он слышит ответ на другом языке»[209]. Термин гетерофония заимствован из музыковедения и обозначает одновременное звучание нескольких вариантов одной мелодии, и я могу лишь предположить, что гетерофонное эхо удлиняло французские слова, превращая их в испанские. К сожалению, никто точно не знает, что подразумевалось под этим термином, а никаких примеров гетерофонного эха не сохранилось. Однако во Франции существуют другие литературные игры, которые могут успешно применяться для экспериментов с эхом.

Жарким летним днем 2011 г., когда я вместе с семьей путешествовал на велосипеде по долине Луары, мы прибыли в замок Шинон. Центральная часть замка была построена Генрихом Плантагенетом, который впоследствии стал королем Генрихом II Английским. Но меня заинтересовал необычный дорожный указатель прямо за стенами замка. На нем была стрелка, указывающая на узкую дорожку, и лаконичная надпись «Эхо». Разве может собиратель акустических чудес отвергнуть такое предложение? Через несколько сотен метров показалась приподнятая площадка и табличка, указывающая, что именно в этом месте нужно проверять акустику. Я кричал и пел, наслаждаясь красивым эхом[210]. Стена замка, от которой отражался звук, была частично скрыта фруктовым садом, и такое отчетливое эхо казалось удивительным. Я не удержался и разыграл традиционную шутку с эхом, о которой мне поведал путеводитель по Луаре[211]:

Я: Les femmes de Chinon sont-elles fidèles?

Эхо: Elles?

Я: Oui, les femmes de Chinon.

Эхо: Non!

В переводе с французского диалог выглядит так:

Я: Женщины из Шинона верны?

Эхо: Они?

Я: Да, женщины из Шинона.

Эхо: Нет!

При правильном произношении, когда ударение делается на последний слог фразы, например «non» в «Chinon», все прекрасно получается. Я имею в виду, что окончания слов, отражающиеся от северной стены замка, были отчетливо слышны. Утверждения, высказанные в этом стишке, проверить сложнее.

Существуют и другие истории, связанные с эхом. Ниже приведен рассказ XIX в. из книги «Чудеса акустики» Родольфа Радо (перевод с латыни в квадратных скобках).

Кардан рассказывает о человеке, который хотел перебраться на другой берег реки, но не мог найти брод. Отчаявшись, он тяжело вздохнул. «Ох!» — ответило эхо. Он подумал, что тут кто-то есть, и вступил в разговор:

Onde devo passar? [Значит, мне нужно переходить?]

Passa. [Переходи.]

Qui? [Здесь?]

Qui. [Здесь.]

Однако, увидев опасный водоворот, путник переспросил:

Devo passar qui? [Я должен переходить здесь?]

Passa qui. [Переходи здесь.]

Путник испугался, подумав, что над ним насмехается какой-то демон, и вернулся домой, так и не решившись перейти реку вброд[212].

В «Чудесах акустики» приводится множество сведений об Афанасии Кирхере, ученом иезуите XVII в., жившем в Риме и много писавшем о театральной акустике и других необычных явлениях. Его заинтересовало множественное эхо — с несколькими отчетливыми отражениями. К этой категории относится повторяющееся эхо, вызванное сложными структурами и превращающее одно слово в целое предложение. Для своего двухтомного шедевра «Универсальная музургия» (Musurgia Universalis), изданного в 1650 г., Кирхер сделал рисунок больших вертикальных панелей, расположенных на разном расстоянии от оратора, чтобы производить серию отражений, следующих одно за другим. Одна из таких конструкций имела пять панелей и была предназначена для того, чтобы слово clamore отражалось как clamore от первой панели, как amore от второй, а также как more, ore, re от третьей, четвертой и пятой панели соответственно. Поэтому, если вы громко крикнете: «Tibi vero gratia agam, quo clamore?» («Как я могу отблагодарить тебя?»), эхо последнего слова ответит вам латинской фразой «clamore, amore, more, ore, re», что приблизительно переводится как «твоей любовью, твоими устремлениями, твоими словами, твоими делами»[213].

Я сомневался, что такое возможно, но сама идея показалась мне достаточно интересной, чтобы ее проверить. Пяти больших экранов у меня не было, и я решил смоделировать ситуацию на компьютере. Я записал слово «clamore», а затем с помощью специальной программы получил отражение от каждой из панелей на рисунке Кирхера. Изменяя расстояния до панелей от оратора и громкость отражений, я пытался воссоздать последовательность эха[214]. К моему удивлению, нужная фраза действительно сложилась — возможно, лишь потому, что мой мозг слышал именно то, что я хотел.

Однажды я увидел великолепную демонстрацию подобного эффекта журналистом Саймоном Сингхом; речь шла об обвинениях в адрес группы Led Zeppelin, которая в своей композиции «Лестница в небеса» якобы зашифровала сатанинские послания. Если проиграть композицию в обратном порядке, то вы должны услышать: «Oh here’s to my sweet Satan. / The one whose little path would make me sad, whose power is Satan. / He’ll give those with him 666, / there was a little toolshed where he made us suffer, sad Satan» («О, это для моего милого Сатаны. / Того, чей путь сделал бы меня печальным, того, кому принадлежит вся власть, — Сатаны… / Он даст 666 тем, кто с ним. / Там был сарайчик, где он заставлял нас страдать, печальный Сатана»). Некоторые религиозные группы так разволновались, что в США предлагали принять закон об обязательности предупреждающих надписей[215]. Утверждалось, что, даже если прослушивать такие произведения в обычном порядке, а не в обратном, слушатель подсознательно расшифровывает смысл сатанинских посланий[216].

Несколько групп психологов проверили эти утверждения, используя научные методы. Эксперименты показали, что если прослушивать «Лестницу в небеса» в обратном порядке с закрытыми глазами, то вы услышите лишь бессвязные звуки. Сатанинские стихи слышны только тогда, когда у вас перед глазами есть их отпечатанная на бумаге версия. (Вы можете провести этот эксперимент самостоятельно; в интернете есть множество сайтов, посвященных обратной маскировке, с образцами звука.) Мозгу постоянно приходится анализировать неполные данные, поэтому он очень хорошо умеет выявлять закономерности и объединять разные источники информации. Но иногда мозг ошибается — в данном случае связывает записанные строки с бессмысленным бормотанием проигрываемой в обратном порядке композиции.

То же самое происходит с эхом «clamore, amore, more, ore, re». Когда я внимательно слушал, пытаясь услышать именно эту последовательность слов, то мог ее разобрать. Эффект был особенно сильным при слабом эхе, когда мне приходилось напрягать слух. Но если я закрывал глаза, воспринимая общую картину и анализируя ее, то обычно слышал лишь повторяющийся слог «re». Занятная игра слов исчезла.

Многократное, или тавтологическое, эхо почти совпадает с множественным эхом, за исключением того, что в нем многократно повторяются одни и те же слова или слоги. В одном из эпизодов телешоу «Симпсоны» это явление использовано для грубой шутки. В церкви Мардж, смущенная поведением Гомера, говорит ему: «Homer, your behavior is heinous (Гомер, твое поведение отвратительно)», — а тавтологическое эхо повторяет «anus, anus, anus (анус, анус, анус)»[217].

Афанасий Кирхер также интересовался шутками, которые разыгрывались с помощью эха. Он описывает, как подшутил над приятелем в Кампанье, окружающей Рим низменности. «Quod tibi nomen? (Как тебя зовут?)» — крикнул приятель, и эхо ответило: «Константин». Эффект был достигнут с помощью сообщника, который прятался неподалеку от утеса, от которого звук обычно не отражался. Услышав вопрос, сообщник отвечал, изображая невозможное эхо[218].

Еще более впечатляющие трюки проделывал Боб Перри, который научился подражать эху. Он воспроизводил инаугурационную речь Джона Ф. Кеннеди с многократным повторением каждого слова, как будто вызванным громкоговорящей системой оповещения. Немного потренировавшись, вы тоже так сможете. Выберите отрывок, в котором промежутки между слогами чуть больше обычных, как в речи Кеннеди, когда он говорил медленно, а затем произнесите каждый слог дважды. Для убедительности второе слово должно звучать чуть тише, чем первое.

Объявления на железнодорожных вокзалах звучат неразборчиво вовсе не из-за архитектуры здания; зачастую в этом виновата электроника. Плохие громкоговорящие системы оповещения издают слишком громкий звук, и количество источников звука слишком велико. Вы слышите слова из нескольких динамиков, и они приходят не одновременно, поскольку источники звука располагаются на разном расстоянии от вас. Одно из инженерных решений — изменить местоположение и ориентацию каждого динамика, чтобы слышался звук только от одного источника. Можно также использовать динамики, излучающие звук в определенном направлении, а не во все стороны, — точно так же, как мы используем направленный луч фонаря вместо освещающей все пространство лампы. Но реализовать узконаправленное излучение звука получается не всегда, и в этом случае инженеры вводят электронную задержку для каждого динамика, чтобы речь от разных источников приходила к вам примерно в одно время. Затем мозг объединит эти сигналы в один, более сильный, минимизировав сбивающую с толку какофонию повторений.

В телешоу Candid Camera имитатор эха Боб Перри стоял на башне Койт, с которой открывается великолепный вид на Сан-Франциско, рядом с фальшивой табличкой «Эхо». Подойдя к ничего не подозревающей жертве розыгрыша, Боб кричал, создавая иллюзию, что эхо отражается от башни, — он имитировал задержку продолжительностью одну пятую секунды. Но, когда стоящий рядом с ним человек тоже пытался кричать, эха не было.

Боб Перри воспроизводит эффект, который музыкальные продюсеры называют короткое эхо; это одиночное повторение, громкое и четкое. Этот эффект часто встречается в записях рок-н-ролла 1950-х гг., и он помог создать характерное звучание знаменитых певцов, таких как Элвис Пресли. Для получения электронного эха звукоинженеры использовали два магнитофона, в которые заправляли одну ленту; первый записывал музыку, а второй проигрывал ее через короткий промежуток времени, в результате чего получалось задержанное, короткое эхо. Время между прохождением ленты под записывающей головкой одного магнитофона и считывающей головкой второго определяло задержку эха. В таких композициях, как Boogie Disease Доктора Росса, задержка эха составляет 0,15 секунды, создавая впечатление, что при исполнении этого блюза электрогитара играет с удвоенной скоростью, поскольку каждый аккорд повторяется.

Такой же эффект создавал характерный звук голоса Элвиса Пресли в его записях с Sun Records, например Blue Moon. Когда певец перешел на студию RCA и завоевал мировую известность такими хитами, как Heartbreak Hotel, звукоинженеры не могли разгадать способ получения короткого эха и добавляли мощные реверберации из коридора, ведущего в студию[219]. В настоящее время этот эффект очень легко синтезировать с помощью цифровой аппаратуры, и задержка стала одним из краеугольных камней записи популярной музыки. Чтобы получить такое эхо без применения электроники, инженерам из RCA нужно было записывать Элвиса в студии, расположенной рядом с длинным туннелем или высоким помещением со сводчатым потолком, которые дают короткое эхо (не забывайте, что один из размеров помещения должен быть не менее 33 метров — довольно много для звукозаписывающей студии).

Мечеть Имама в иранском Исфахане прекрасно подошла бы для голоса Элвиса, поскольку, согласно старым записям, это centrum phonocampticum, или объект с эхом. Очень красивое здание, украшенное плиткой с характерным исламским орнаментом, было построено в XVII в. Огромный купол вздымается на высоту 52 метров и, как пишет один из путеводителей, «повторяет отдельные звуки чередой отчетливого эха»[220]. Экскурсоводы становятся под куполом и щелкают пальцами или хлопают листом бумаги, издавая серию коротких резких звуков, похожих на треск. Помещение тут же отзывается семью быстрыми отражениями[221]. Звук мечется между полом и потолком, причем купол фокусирует звук, заставляя его перемещаться вверх-вниз через равные интервалы. Без купола отражение от потолка затерялось бы среди других отражений в мечети.

Современный дизайнер Люк Джеррам часто использует звук в качестве художественного средства. Его работа «Эол» (Aeolus) была создана под впечатлением визита в Иран, где он слышал эхо в мечети Имама. Я познакомился с Люком семь лет назад, когда мы оба попали в финал конкурса FameLab, целью которого является поиск популяризаторов науки для средств массовой информации. Второй раз я услышал о нем, когда рядом с моим университетом в 2011 г. появился павильон «Эол».

Рис. 4.1. «Эол» © Richard Deane

«Эол» похож на сегмент огромного стального дикобраза — арка высотой 4–5 метров с 300 длинными стальными трубами, торчащими во все стороны (рис. 4.1). Эта форма была навеяна двенадцатью раскатистыми звуками эха, которые Люк услышал в мечети, когда щелкнул пальцами. Если стать в определенное место под «Эолом», то можно услышать, как арка фокусирует и немного усиливает ваш голос. Свет, проникающий через отполированные до зеркального блеска трубы, создает геометрические узоры, напоминающие орнамент в мечети.

Главным визуальным компонентом скульптуры является арка, но звуковой эффект создается почти незаметными тросами, которые тянутся от опорных колонн к трубам. Каждый трос вибрирует от ветра. Деревянные планки играют роль порожка в скрипке, передавая колебания струн мембранам, натянутым на концах труб. Под действием этих мембран резонирует воздух в трубах. Результат получается крайне необычным — пульсирующий звук напоминает минималистскую музыку американского композитора Стивена Райха, причем звуки появляются и исчезают синхронно с ветром.

«Эол» назван в честь владыки четырех ветров из греческой мифологии. Люк хотел использовать «звук, чтобы рисовать картины в воображении людей», давая возможность посетителям «визуализировать меняющийся ветровой ландшафт вокруг скульптуры»[222]. Источник звука определить невозможно — звуковая волна просто идет сверху. Длины труб тщательно рассчитаны для получения звукоряда. Соответственно используется эолийский лад, который, будучи минорной гаммой, придает звуку неприятный, жутковатый оттенок[223]. Если закрыть глаза, легко представить, что вы попали в научно-фантастический фильм во время вторжения марсиан.

Люк решил построить «Эол» после знакомства с иранским шахтером, который описал ему конструкцию подземных ирригационных каналов под названием «канат». Профессия шахтера очень опасна — работать приходится в тесных и влажных помещениях. Хуже всего, когда при проходке натыкаются на подземный источник. Представьте шахтера, зажатого в тесном проходе, когда ему на голову внезапно обрушиваются потоки воды. На создание поющего павильона Люка вдохновил рассказ о том, как воют от ветра вентиляционные трубы подземных каналов.

Рис. 4.2. Эффект фокусировки в двух разных помещениях

У многих величественных сооружений есть купол, как у иранской мечети, но лишь немногие купола имеют подходящий изгиб, чтобы образовалось четкое эхо. У помещения, изображенного на рис. 4.2, фокальная точка расположена слишком высоко; в здании, изображенном справа, усиленный звук возвращается к слушателю у самого пола, в результате чего получается повторяющееся эхо. Измеряя по записям время между приходом эха, я вычислил, что высота купола мечети Имама (внутри) составляет около 36 метров. Место, где нужно стоять, отмечено на полу мечети; в старых книгах, посвященных эху, оно называется centrum phonicum.

Поверхность пола и потолка должна быть облицована материалом, плохо поглощающим звук. Керамическая плитка в мечети идеально подходит для этой цели по двум причинам. Во-первых, плитка тяжелая, и это значит, что она не будет вибрировать под действием звука. Во-вторых, она воздухонепроницаема, и это значит, что акустическая волна не проникает внутрь плитки, а отражается от нее.

В здании Брикстонской академии раньше располагался кинотеатр Astoria, архитектурный шедевр 1929 г. в стиле модерн. На его открытии присутствовал кинорежиссер Альфред Хичкок — давали «Поющего глупца» (The Singing Fool) с Элом Джолсоном в главной роли[224]. В академии громкое эхо, создаваемое отражением звука от купола и наклонного пола[225], но его слышно только во время акустических измерений, когда в зале нет публики. Когда зал полон, звуковые волны поглощаются толпой — они проникают в поры на одежде и теряют свою энергию. Если публики мало, это компенсируется с помощью эха, которое усиливает аплодисменты!

Французский ученый и консультант по акустике Брайан Кац вместе с коллегами исследовал необычный, фокусирующий звук потолок в одном забытом помещении Парижа[226]. Эта комната имела отношение к многочисленным казням во времена Великой французской революции. В XIX в. Огюст Лепаж писал: «С этой комнатой, предназначенной для размышлений и молитвы, связаны кровавые воспоминания. Именно здесь заседал знаменитый суд… во время массовых казней 1792 г.». Лепаж так описывает эту комнату: «Массивные колонны поддерживают несущую конструкцию крыши, которая представляет собой удивительное сооружение. Эта рама в форме купола изготовлена из испанского каштана без единого гвоздя; тысячи деталей соединялись только с помощью деревянных втулок»[227].

Здание было разрушено в 1875 г., но Брайан имел возможность работать с копией XIX в., уменьшенной моделью, хранящейся в Музее искусств и ремесел в Париже. Потолок комнаты похож на перевернутую плетеную корзину, которую сплющили практически до плоского состояния. Если смотреть снизу, то потолок представляет собой кольца из балок, разделенные промежутками. Кривизна потолка фокусирует звук, но фокальная точка находится высоко, и человек не слышит эхо. Секрет этой акустики состоит в том, что в центре потолка расстояния между балками больше, чем по краям. Брайан продемонстрировал, что на некоторых частотах отражения от разных балок накладываются и усиливают звук в центре помещения. Деревянная решетка купола похожа на зонную пластинку Френеля, названную по имени французского физика XIX в. Огюстена Жана Френеля, который исследовал дифракцию. Зонная пластинка Френеля использует дифракцию для фокусировки света. С ее помощью можно фокусировать лазерные лучи, а недавно ее предложили использовать вместо тяжелых линз космических телескопов[228]. В акустике зонные пластины применяют для фокусировки ультразвука.

Эхо — это не просто забавное явление; оно способно обеспечивать безопасность. Через пару лет после гибели «Титаника» находчивый капитан рассказал, как его судну удалось избежать подобной судьбы в Северной Атлантике, когда в туманную погоду он проходил Большую Ньюфаундлендскую банку. Неожиданно пятисекундный гудок сирены отразился от тумана. Может, это гудок другого парохода? Капитан приказал подать более сложный сигнал, который в точности повторился — то есть это было эхо. Газета Day сообщала, что капитан совершил маневр, чтобы «не врезаться в айсберг, который он мог слышать, но не мог видеть»[229].

Другой известный случай использования эхолокации моряками произошел в заливе Пьюджет-Саунд в штате Вашингтон. Статья в номере журнала Popular Mechanics за 1927 г. описывает проход из Пьюджет-Саунда к Аляске как «узкий, извилистый канал, хуже которого ничего быть не может»[230]. В туманную погоду капитаны определяли свое местоположение, прислушиваясь к эху пароходного гудка. Сильные волны в канале не позволяли судам замедлять ход, как во время тумана в открытом море. Тот же журнал объяснял: «Полный вперед, затем полный назад — вот правило лоцманов, использующих эхо»[231]. Если задержка эха составляет одну секунду, это значит, что гудок преодолел 340 метров, то есть судно находится в 170 метрах от берега. Моряки, изучающие этот маршрут, должны запомнить задержку отраженного звука от главных ориентиров. На маленьком острове, слишком низком и не отражающем звук, поставили 8-метровый квадратный щит, чтобы помочь ориентироваться по эху пароходного гудка.

Как утверждает журнал, по звуку эха лоцманы умеют различать характер береговой линии: «Низкий берег возвращает «шипящее» эхо, а высокие утесы — цельный «хлопок». Эхо от песчаного или гравийного пляжа «скребет»; натренированный слух способен различить двойное эхо от раздвоенного мыса»[232]. Это утверждение казалось мне сомнительным, пока я не услышал доклад норвежского акустика Тора Халмраста, который проводил эксперименты с эхолокацией слепых.

Издавая резкий звук и слушая его отражения, люди могут научиться ориентироваться по слуху, подражая тому, что делают дельфины, летучие мыши и гуахаро. Дэниел Киш научился эхолокации еще в раннем детстве, и в журнале New Scientist он так описывал свой школьный день в возрасте 6 лет:

Быстро щелкая языком и вращая головой, я осторожно двигался вперед… звуки, приходящие спереди, были мягче, и это значило, что там большое поле, заросшее травой… Внезапно передо мной возникло препятствие. Я остановился. «Привет», — произнес я, решив, что там кто-то стоит. Но, пощелкав и покрутив головой, я понял, что препятствие слишком тонкое, чтобы быть человеком.

Я понял, что это столб, еще до того, как протянул руку и дотронулся до него. Там девять столбов, выстроившихся в ряд. Потом я узнал, что это трасса для слалома. Я никогда не пробовал пробежать ее, но тренировался кататься на велосипеде, петляя среди деревьев и щелкая как сумасшедший[233].

Щелчок обычно производится резким опусканием языка во рту, иногда в сопровождении вдоха или короткого причмокивания. Этот звук индивидуален, поэтому эхолокация по чужим щелчкам затруднительна[234]. Разнообразие звуков, которые можно производить языком, поразительно. Подходящим для эхолокации является нёбный щелчок, получающийся за счет быстрого заполнения вакуума, образующегося между кончиком языка и нёбом. Это короткий и громкий звук, который хорошо слышен в шумных местах.

Кроме того, нёбный щелчок содержит большой набор частот, что помогает людям, использующим эхолокацию[235]. Поскольку они слушают отражение от поверхностей, находящихся на расстоянии нескольких метров, и поскольку большинство отражений от таких поверхностей приходят слишком быстро, чтобы отделить их друг от друга, эти люди должны научиться улавливать слабые различия между тем, что слышит каждое ухо. Интерференция между щелчком и его отражением может привести к окрашиванию (изменению баланса частот), к изменению тональности — того, что музыканты называют тембром. Отражение может, например, удлинить исходный щелчок, добавив к нему отражение от близлежащей поверхности. Эффект зависит от расстояния до отражающей поверхности, которое определяет задержку, а также от характера отражения акустических волн: объекты большого размера сильнее отражают низкие частоты, а мягкие объекты поглощают звук, и отражения от них слабее. Исследования показали, что после минимальной практики даже новички могут научиться различать квадратные, треугольные и круглые объекты[236].

Некоторые примеры самого необычного эха можно услышать в рукотворных сооружениях. Рассчитанные инженерами искривленные поверхности способны фокусировать звук, а плоские параллельные стены заставляют его многократно отскакивать, чего не наблюдается в естественных условиях. Огромными акустическими возможностями обладают арки мостов, в чем я убедился, когда путешествовал в лодке по реке Дордонь во Франции за пару месяцев до того, как увидел «Эол». Одна каменная арка имела такой размер и форму, что фокусировала звук у поверхности воды, и шлепки весла создавали звучное эхо. Во время перерыва на обед я исследовал акустику другого моста, перекинутого через отмель. Стоя спиной к краю арки и хлопая в ладоши, я вызвал порхающий звук — многократное эхо.

На другой стороне Атлантики, в Ньютон-Аппер-Фолсе, штат Массачусетс, из-за похожего порхающего звука местные жители стали называть акведук «Мостом эха». Эта 40-метровая арка над рекой Чарльз, построенная в 1870-х гг., даже снабжена лестницей, ведущей к специальной площадке, где желающие могут услышать необычный звуковой эффект. В интернете есть видеоролики с собаками, которых сводит с ума эхо собственного лая, — они считают, что на другом берегу реки лает соперник. Мост привлекает не только туристов и развлекающихся владельцев собак, но и ученых. В сентябре 1948 г. Артур Тейбер Джонс отправил в Journal of the Acoustical Society of America отчет о небольшом исследовании: «Хлопок в ладоши [sic] возвращается в виде множественного эха числом около дюжины, с убывающей громкостью и частотой приблизительно четыре хлопка в секунду»[237]. Джонс также описывает изящные эксперименты с целью выяснить, что именно вызывает такие отражения.

Вопрос, на который пытался ответить Джонс, формулируется так: звук скользит внутри вогнутой арки, как в шепчущих галереях, о которых рассказывается в следующей главе, или распространяется горизонтально над поверхностью воды? С помощью слуховых трубок Джонс безуспешно пытался определить, откуда приходит звук. Попытки использовать одеяла, блокируя звук, распространяющийся по арке, тоже ничего не дали: мешал сильный ветер.

У меня не было возможности исследовать мост, но я нашел фотографии и почтовые открытки, которые позволили оценить форму арки. По видеороликам с лающими собаками я вычислил задержку эха. И наконец, современные методы прогнозирования позволили мне визуализировать распространение звука.

На рис. 4.3 изображены двенадцать кадров анимации, которая потребовалась мне для понимания акустики моста. На каждом кадре изображено почти полукруглое пространство под аркой с площадкой для туристов слева и длинной горизонтальной линией, обозначающей уровень воды, справа. Черные точки иллюстрируют (начиная с верхнего левого кадра), как звук движется от источника к другому концу моста, а затем возвращается назад.

Рис. 4.3. Кадры анимации, показывающей движение звука под «Мостом эха»

Чтобы получить эту анимацию, я имитировал звук с помощью большого количества бильярдных шаров, которыми выстреливали с площадки во все стороны. Компьютер высчитывал, как шары отскакивают от стенок этого бильярдного стола необычной формы. На кадрах 1–6 на рис. 4.3 звук движется слева направо; затем он отражается от правого края и возвращается назад, двигаясь в противоположном направлении. Ответ на вопрос Джонса таков: звук одновременно распространяется внутри арки и скользит по поверхности воды.

Первые охотники за эхом стремились найти необычное многократное эхо с наибольшим числом отражений — такое эхо, которое превращает слог «ха» в смех. Это занятие довел до абсурда собиратель эха из «Рассказа коммивояжера» Марка Твена:

Возможно, вам приходилось слышать, сударь, что в торговле эхом цены нарастают, как шкала каратов в торговле брильянтами, и даже терминология та же самая. За эхо в один карат вы приплачиваете всего лишь десять долларов к стоимости земли, где оно обитает; за двукратное, или двухкаратное, эхо вы приплачиваете уже тридцать долларов; за пятикаратное — девятьсот пятьдесят долларов, а за эхо в десять каратов — тринадцать тысяч долларов. Орегонское эхо, которое дядюшка назвал Великим эхом Питта, являло собой сокровище в двадцать два карата и стоило ему двести шестнадцать тысяч долларов. Землю отдали в придачу, даром…[238]

В XVII в. настоящий собиратель эха и ниспровергатель мифов Марен Мерсенн проанализировал утверждение, что башня неподалеку от Авентинского холма в Риме восемь раз повторяет первую строчку «Энеиды» Вергилия[239]. Поскольку для прослушивания восьми повторений этой фразы требуется 40 секунд, то самое дальнее отражение должно проделать путь в 14 километров — слишком много, чтобы можно было расслышать голос.

Более правдоподобными выглядят рассказы о Вилле Симонетта в Милане, построенной в XVI в. Великий математик XVIII в. Даниил Бернулли утверждал, что слышал там эхо, насчитывавшее до шестидесяти повторений[240]. Марк Твен писал об этом в своей книге «Простаки за границей», где есть рисунок, изображающий женщину, которая развлекает двух джентльменов, дуя в мегафон, чтобы вызвать эхо. Айрис Лаутербах при описании итальянских садов отмечает, что вилла пользовалась популярностью еще в XIX в., «но не из-за своего сада: главной ее достопримечательностью было эхо»[241].

Вилла имеет прямоугольную форму в виде буквы «П», с двумя большими крыльями, строго параллельными и отстоящими друг от друга на 34 метра. Внутренний дворик, открытый с одной стороны, выходит в роскошный сад. На втором этаже под крышей одного из крыльев есть одинокое окно. Если выглянуть в него и произнести несколько слов, то звук будет скакать туда-сюда по внутреннему двору между параллельными крыльями здания. Чтобы вернуться в исходную точку, звуковой волне требуется 0,2 секунды, а это значит, что очень краткий звук повторяется здесь многократно. В старинных книгах утверждалось, что выстрел из пистолета мог повторяться от сорока до шестидесяти раз[242]. На гравюрах XVII в. с изображением виллы видно, что стены крыльев были гладкими — то есть звук мог скакать от стены к стене, не рассеиваясь в других направлениях.

На этих гравюрах окно для эха выглядит странно — оно единственное в верхней части крыльев и нарушает архитектурную симметрию. Невольно возникает подозрение, что окно было помещено туда специально, чтобы продемонстрировать чудеса акустики. К сожалению, вилла была сильно повреждена в результате бомбардировок во время Второй мировой войны и во дворе уже нет величественных колоннад, а эхо стало одиночным[243].

Интересно, такое желание возникает только у меня или никто не может удержаться от гиканья и улюлюканья, входя в туннель? Некоторые туннели подходят для этого занятия лучше других. Один из моих любимых — пешеходный туннель под Темзой в районе лондонского Гринвича. Он был проложен в 1902 г., и по нему жители южной части Лондона могут попасть на Собачий остров. Я отправился туда холодным зимним вечером через несколько месяцев после путешествия во Францию; мне хотелось проверить, верны ли мои детские воспоминания об акустике туннеля. Хотя туннель считается пешеходным, почти все, кто мне встретился по пути, были на велосипедах. Какое-то время я ходил взад-вперед по этой 370-метровой трубе. Это довольно узкий цилиндр, выложенный белой глазурованной плиткой.

Диаметр слабо освещенного туннеля составляет всего 3 метра. Звуковые волны отражаются от стен, сильно искажаясь. Если я стоял посередине, то мой голос приобретал металлический оттенок. Резонанс в туннеле усиливал определенные частоты в моем голосе, отчего он звучал неестественно. Я спросил музыканта Питера Кьюсака, какое впечатление производит на него это место.

Иногда посередине сидит уличный музыкант, и если слушать его, находясь у одного из входов… то нет никакой возможности определить мелодию или даже инструмент, на котором он играет. До вас доходит какая-то музыкальная смесь, на самом деле довольно приятная. Но когда вы идете по туннелю и подходите все ближе, звук становится отчетливее, и, добравшись до музыканта, вы зачастую испытываете некоторое разочарование[244].

В какой-то момент я испугался, подумав, что ко мне приближается грузовой поезд. Но потом вздохнул с облегчением, поняв, что это всего лишь грохот скейтборда, усиленный акустикой туннеля. Проехав мимо, скейтбордист подбросил свою доску, но не смог поймать ее, и она стукнулась об пол — звук был такой, словно кто-то изо всех сил хлопнул дверями большого собора. Исходный звук преодолел сотни метров до конца туннеля и вернулся громким эхом. Благодаря облицованным плиткой поверхностям звук долго грохотал в пространстве туннеля, прежде чем затихнуть.

Инженеры из Брэдфортского университета в Англии использовали свойство туннелей передавать звук на большие расстояния для поиска места закупорки канализационных труб. В трубу посылается звуковой сигнал, а микрофон улавливает эхо. Время задержки эха указывает на расстояние до «пробки», а акустические характеристики отражения свидетельствуют о размере и типе препятствия.

Одна из причин впечатляющей акустики большинства туннелей заключатся в том, что в них звук может распространяться на необычайно большое расстояние. Если вы с кем-то беседуете на открытой местности, то чем дальше вы стоите друг от друга, тем тише голос собеседника. Представьте, как надувается воздушный шарик: по мере увеличения объема резина становится тоньше, распределяясь на бо́льшую поверхность. Удаление от источника звука на открытом воздухе аналогично пребыванию на поверхности воздушного шарика: подобно растягивающейся резине, энергия распределяется более тонким слоем и звук становится тише. Но в туннеле акустическая волна распространяется по поперечному сечению трубы, которое не меняется по мере удаления от источника звука. Энергия теряется только при поглощении звука стенами. Если стены облицованы твердым материалом — плиткой, кирпичом или бетоном, — звук может распространяться на огромные расстояния.

Желая узнать, почему в туннеле в Гринвиче мой голос приобретает металлический оттенок, я нашел еще одно подобное место — там эффект был выражен еще сильнее. В лондонском Музее науки есть интерактивная галерея, где дети шумно наслаждаются чудесами науки. По дальней стене проходит труба длиной 30 метров и диаметром около 30 сантиметров. «Похоже на артиллерийскую канонаду», — делится впечатлениями маленький мальчик, прежде чем я приступаю к эксперименту. Довольно точное описание. Хлопок в ладоши звучит как нечто среднее между ударом по металлическому листу и выстрелом лазерной пушки из научно-фантастического фильма.

Можно предположить, что характер звука определяется материалом трубы. Однако, хотя труба металлическая, материал практически не влияет на тот факт, что мой голос становится похожим на голос робота. Труба могла быть изготовлена из любого материала — бетона, металла, пластика, — и все равно звук приобретал бы в ней металлический оттенок, как в туннеле в Гринвиче. Все дело в геометрии, поскольку вибрирует воздух в трубе, а не ее стенки. То же самое происходит в музыкальных инструментах. В юности я учился играть на кларнете, и низкие ноты, извлекаемые из этого инструмента, часто описывались как явно «деревянные». Это наводит на мысль, что причиной тому — трубка из черного дерева. Но мой коллега Марк Эвис однажды играл на латунном кларнете и обратил внимание на его глубокий «деревянный» звук. Великий джазовый музыкант Чарли Паркер известен тем, что для некоторых композиций использовал пластиковый саксофон и при этом характерное для музыканта звучание оставалось прежним[245].

Аналогичным образом, «медный» звук трубы или тромбона зачастую неверно приписывают металлу, из которого изготовлены эти инструменты. Некоторые старинные духовые инструменты, например корнет, изготавливались из дерева, но имели «медное» звучание. Музыкальный инструмент генерирует много разных частот одновременно — они называются гармониками и придают звуку характерную окраску. Когда гобой издает настроечную ноту для оркестра — концертное ля с частотой 440 Гц, — одновременно звучат и частоты 880, 1320 и 1760 Гц. Эти гармоники кратны основной частоте, а их громкость зависит от геометрии инструмента. Громкий звук тромбона может создавать внутри трубки ударную волну, подобную звуковому хлопку и генерирующую множество высоких частот. «Медный» звук ассоциируется с музыкальными нотами, у которых очень сильные высокие частоты.

Труба в Музее науки имела небольшое количество сильных гармоник, и они не были просто кратными основной частоте. Звучание музыкальных инструментов приятно для слуха, потому что они сконструированы так, чтобы их гармоники были распределены в определенном порядке. Большие куски металла обычно излучают неупорядоченные частоты и поэтому неблагозвучны. Труба с ее диссонирующими частотами придает голосу металлическую окраску. Другая особенность, определяющая звук музыкального инструмента, — это начало и окончание ноты. Металлическая пластина может издавать приятный звук, не умолкающий долгое время. Точно так же вел себя воздух в трубе Музея науки, — казалось, грохот никогда не утихнет.

Но у трубы была еще одна интересная особенность: хлопок в ладоши вызывал звенящий звук. Эхо начиналось на высокой частоте, которая постепенно падала. Я поговорил с несколькими коллегами, и они пребывали в таком же недоумении — никто не ожидал подобного сдвига частоты в простой трубе. Помимо всего прочего, наука интересна тем, что она опровергает ваши предположения и находит нечто новое, что необходимо понять и объяснить. Изучая литературу, я обнаружил, что свист с уменьшающейся частотой уже имеет название — это свист дренажной трубы. Впервые он был описан несколько десятилетий назад ныне покойным американским ученым Фрэнком Кроуфордом, который обратил внимание на высокий звук из трубы, проложенной под песчаной дюной в Калифорнии. О его попытках объяснить происхождение звука рассказывает статья в одном из журналов: «Кроуфорд хлопал в ладоши, бил в барабаны бонго и стучал по кускам фанеры перед дренажными трубами на побережье в окрестностях Сан-Франциско»[246].

Рис. 4.4. Одиночный хлопок в ладоши у одного конца длинной трубы, прослушиваемый на другом конце

Если приложить ухо к одному концу дренажной трубы, когда у другого конца хлопают в ладоши, как показано на рис. 4.4, первый звук дойдет до уха по центру трубы, напрямую. Следующим будет тот, который отразится от стенки один раз и поэтому преодолеет чуть большее расстояние. За ним придет тот, который отразится два раза, от противоположных стенок трубы. Чем позже приходит звук, тем длиннее его путь и тем больше число отражений. Если изобразить время прихода этих звуков, как на рис. 4.5, то выяснится, что вначале отражения приходят часто, а затем интервалы между ними постепенно увеличиваются. В каждом конкретном случае высота звука определяется промежутком времени между соседними отражениями. При высокой частоте отражений формируется высокий звук. Со временем интервалы между отражениями увеличиваются, и частота звука падает[247]. Похожее нисходящее глиссандо наблюдается при прохождении вибраций через плотный материал, такой как металл. Возможно, это еще одна причина, почему эхо в трубе имеет металлический оттенок.

Рис. 4.5. Хлопок в ладоши и его отражения внутри дренажной трубы. (Каждый звук упрощен до одной вертикальной линии, чтобы нагляднее продемонстрировать закономерность приходящих звуков.)

Множественные отражения являются основой эха, которое создает почти музыкальный звук. Вскоре после моего путешествия на лодке жарким солнечным днем я стоял в городе Ангулем во Франции рядом с Музеем комиксов и ждал, пока мои дети насладятся обширной коллекцией книг об Астериксе и Тинтине. Заскучав, я начал экспериментировать со звуком: хлопал в ладоши и слушал отражение звука от фасада белого здания, широкого и низкого, раньше использовавшегося как склад для хранения коньяка. Но мое внимание привлекло отражение от другого объекта. Справа доносился высокий звук, как будто кто-то сжимал резиновую игрушку-пищалку; звук шел от лестницы. Тоническое эхо! Скука мгновенно сменилась радостным возбуждением, и я принялся экспериментировать, записывая необычное отражение звука от короткого лестничного пролета.

В основе того, что я слышал, лежало то же явление, которое заставляло чирикать пирамиды майя, описанные в главе 2. Лестницы могут издавать самые разнообразные звуки. Инженер-акустик Нико Деклерк писал мне об одной крякающей лестнице: «Она находится на реке Меник-Ганга (река Самоцветов), которую нужно пересечь, чтобы попасть в священный город Катарагама… Переправляясь через реку, вы слышите кряканье уток, если хлопаете в ладоши или если женщины на берегу стирают белье и колотят его о камни»[248]. В Европе художник Давиде Тидони надувал и прокалывал воздушные шарики, чтобы продемонстрировать необычную акустику в австрийском городе Линце, в том числе резкий свистящий звук, создаваемый очень длинной лестницей[249].

Странные звуки создаются последовательностью отражений от ступенек, которые искажают хлопок от лопнувшего воздушного шарика или удар в ладоши, и эта последовательность определяется геометрией (рис. 4.6). На рис. 4.7 изображены девяносто отражений от каждой ступени пирамиды майя в Эль-Кастильо. Частота падает приблизительно на октаву, поскольку промежуток между отражениями удваивается.

Рис. 4.6. Чирикающее эхо от лестницы

Вероятно, наиболее удобный способ анализа чирикающего звука — это спектрограммы, которые я использовал при изучении летучих мышей. На рис. 4.8 (верхнее изображение) показано чирикающее эхо от лестницы. Черная вертикальная линия у левого края представляет собой исходный хлопок. Размытые темные линии справа — это отражения, в которых частота уменьшается со временем. Сравните эти акустические отпечатки с криком птицы кетцаль в нижней части рисунка, где видна такая же наклонная линия. Схожее понижение тона объясняет, почему некоторым людям кажется, что эхо от лестницы напоминает чириканье птицы.

Рис. 4.7. Отражение однократного хлопка в ладоши от лестницы храма Кукулькана в Эль-Кастильо

Характер звука, отражающегося от лестницы, зависит от того, где стоит хлопающий в ладоши человек, а также от размера и количества ступенек. Скрипящая лестница у Музея комиксов была довольно короткой, и ступенек в ней было недостаточно, чтобы создать длительный звук птичьего пения. Самая длинная лестница в мире проходит вдоль рельса фуникулера на склоне горы Низен в Швейцарии. Она доступна только один раз в год для проведения марафона, и победитель тратит около часа, чтобы взобраться на 11 674 ступеньки. Когда я создал акустическую модель лестницы, она звучала как хриплый клаксон.

Если вам нужна лестница для экспериментов, я посоветовал бы найти тихое место, удаленное от других отражающих поверхностей. Лестница не обязательно должна быть очень длинной, достаточно двадцати ступенек, но чем больше ступенек, тем более впечатляющим получается эффект.

Археологи спорят о назначении лестниц на гранях пирамид майя, а также о том, были ли они построены для того, чтобы имитировать крик птицы кетцаль. Отвлекаясь от этих споров, зададимся вопросом: какие еще звуки могли получить древние майя, если бы изменили геометрию лестниц?

Рис. 4.8. Акустическая сигнатура пирамиды Кукулькана (вверху) и птицы кетцаль (внизу). (Эхо усилено, чтобы были яснее видны наклонные линии чирикающего звука.)

Звук, отражающийся от лестничного пролета, определяется чередой отражений, которые возникают после того, как хлопок в ладоши отражается от каждой ступеньки и возвращается к слушателю. На обычной лестнице более поздние отражения приходят реже, что приводит к снижению частоты чирикающего звука. Но представьте лестницу, сооруженную неумелыми строителями, в которой все ступеньки разного размера. Если у основания лестницы по мере подъема ступеньки будут уменьшаться, то серия отражений от них сформирует звук повышающейся частоты. Если же затем, ближе к вершине, ступени станут шире, то частота звука вновь уменьшится. Соответствующим сочетанием ступенек шириной от 3 до 10 сантиметров можно получить звук, частота которого сначала растет, а затем уменьшается; другими словами, лестница может издавать волчий вой. Такая лестница абсолютно бесполезна, но это будет настоящее акустическое чудо!

Рис. 5.1. Кошачье пианино. (Фото любезно предоставлено CNUM, Conservatoire Numérique des Arts et Métiers, http://cnum.cnam.fr, La Nature, 1883, p. 320.)

Окрашивание моего голоса в туннеле было неприятным, однако оно демонстрирует, почему в старинных описаниях тонического эха голоса модулировались определенным образом. Если хлопнуть в ладоши рядом с лестницей, то можно понять, что отражение на открытом воздухе может звучать как отдельная музыкальная нота. Существует много занимательных легенд об эхе, и самая неправдоподобная из них рассказывает о том, что мелодия, исполняемая на рожке, возвращается в более низкой тональности[250]. Изменение высоты звука противоречит законам физики, но то же самое относится к фразе «кряканье уток не создает эха», и люди с удовольствием повторяют эти небылицы. Вполне возможно, эхо от рожка было обычным розыгрышем, а может, в основе этого эффекта лежит более сложное окрашивание звука, сильно увеличенное при пересказе истории.

Рис. 5.2. Упрощенная иллюстрация из книги Афанасия Кирхера «Phonurgia Nova» (1673)

Независимо от громкости и типа все описанные в этой главе разновидности эха обладают одним общим свойством: чтобы насладиться ими, достаточно одного уха. Это монауральное удовольствие. Теперь обратимся к бинауральным акустическим чудесам — они связаны с тем, как наш мозг использует два уха, чтобы определить местоположение источника звука.

5

За поворотом

Шепот, отражающийся от гигантской полусферы потолка, был описан Уоллесом Сэбином, отцом архитектурной акустики, как «эффект невидимого и дразнящего присутствия»[251]. В огромном куполе мавзолея Гол-Гумбаз в Индии «шагов одного человека достаточно, чтобы создать звук как от группы людей», сообщал известный физик Ч. В. Раман, а «один громкий хлопок в ладоши отчетливо повторялся десять раз»[252]. Когда я спускался в канализационный туннель (см. пролог), мой голос словно прижимался к стенам туннеля, по спирали уходя вдаль и там затихая. Некоторые самые необычные звуковые эффекты могут создаваться простыми вогнутыми поверхностями.

В 1824 г. морской офицер Эдвард Бойд описал, как изогнутая поверхность может значительно усиливать звук, хотя это свойство не всегда приносит пользу. Он писал: «В соборе Агридженто на Сицилии самый тихий шепот с идеальной отчетливостью передается от больших западных дверей на карниз за высоким алтарем — на расстояние в двести пятьдесят футов». К сожалению, исповедальня в соборе была расположена неудачно: «Тайны, не предназначенные для чужих ушей, становились известны всем, что пугало исповедующихся и вызывало скандалы… пока наконец один из любителей подслушивать, чье любопытство было сполна удовлетворено признанием его жены в неверности, не рассказал всем об этой странной особенности, и исповедальню убрали»[253].

Люди уже давно выяснили, что изогнутые поверхности усиливают звук и позволяют тайно подслушивать. В XVII в. Афанасий Кирхер дал этому верное объяснение. Мы уже встречались с Кирхером в главе 4, потому что он много писал об эхе. В его трудах также описаны некоторые фантастические устройства, в том числе гигантские слуховые трубы, встроенные в стены королевских опочивален с целью подслушивания. Вероятно, самое известное, или скорее печально известное, его устройство — это Katzenklavier (в буквальном переводе «кошачье пианино»; рис. 5.1). В нем обычная клавиатура установлена перед рядом клеток, в которых сидят кошки. При каждом нажатии на клавишу в хвост одной из несчастных кошек впивается гвоздь, и она издает вопль. Правильно подобрав животных, вопящих на разные голоса, музыкант-садист мог бы сыграть на этом инструменте мелодию. Звук получился бы жуткий, но инструмент предназначался для того, чтобы повлиять на психически больных людей, а не для исполнения произведений Монтеверди или Перселла. К счастью, такой инструмент вряд ли был когда-либо изготовлен.

Возможно, после этого рассказа вы стали сомневаться в здравом уме и рациональности Кирхера. Однако его рисунки свидетельствуют о научном понимании того, как эллиптический потолок способен улучшить слышимость при разговоре двух людей (рис. 5.2).

Линии на рисунке показывают путь звуковых «лучей», идущих от одного собеседника к другому. Эти траектории можно вычислить с помощью линейки и транспортира. Другой способ — представить помещение как бильярдный стол необычной формы; в этом случае звук будет распространяться по траектории отскакивающего от бортов шара (без учета силы тяготения). Если бильярдный шар поместить у рта одного человека и направить в потолок, он всегда попадет к другому. Таким образом, распространяющийся вверх звук фокусируется на слушателе, что позволяет слышать в другом конце большого помещения даже тихий шепот.

Проблема такой планировки заключается в том, что оба собеседника должны стоять в определенных местах, фокусах эллиптического потолка. Такой потолок будет бесполезным, если оратор должен обращаться к большому количеству слушателей, рассеянных по комнате. В 1935 г. финский архитектор Алвар Аалто попытался преодолеть эту трудность, спроектировав волнистый потолок для городской библиотеки в Выборге. (Библиотека находилась на территории Финляндии, но после Второй мировой войны Выборг отошел к Советскому Союзу.) С трибуны потолок выглядит как невысокие волны, накатывающие с моря. Волнистые впадины образуют вогнутые поверхности, каждая из которых должна усиливать звук для определенной группы слушателей. К сожалению, вершина каждой волны отражает звук в направлении трибуны, ослабляя силу отражений, приходящих в дальнюю часть зала, и сидящие сзади плохо слышат оратора. На практике искривленные потолки, предназначенные для фокусировки звука, редко дают ожидаемый эффект[254].

Эллиптический потолок похож скорее на зеркало для бритья, простую вогнутую отражательную поверхность, которая сводит лучи света в одной точке. И потолок, и зеркало для бритья усиливают сигнал, но если для света результатом будет увеличенное изображение, то для звука — повышенная громкость. В зеркале для бритья отражения, попадающие в глаз, искажены, и вы видите увеличенное изображение своего лица. Но для слуха картина иная: отражения, приходящие от разных участков потолка, складываются в передних отделах слуховых каналов, и эта сумма передается в мозг. В целом получается более громкий звук, и удаленные объекты могут казаться ближе.

В книге «Элементы физики» (Elements of Physics) (1827) Нил Эмотт пишет:

Обычный парус корабля, прогибающийся под напором легкого бриза, хорошо собирает звук. Однажды на борту судна, плывшего вдоль побережья Бразилии вдали от земли, проходящие по палубе в одном месте отчетливо слышали звон колоколов, чередующийся с радостными криками толпы. Все, находящиеся на борту, слышали необычные звуки, но причина этого явления так и осталась тайной. Через несколько месяцев выяснилось, что именно в это время в честь праздника звонили колокола в городе Сальвадор на побережье Бразилии; таким образом, звук от них, подгоняемый слабым ветром, преодолел 100 миль [160 километров] над поверхностью воды и сфокусировался парусом в определенном месте, где его можно было услышать[255].

Правдива ли эта история? Может ли акустическое зеркало уловить звон колоколов на расстоянии 100 миль? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно обратиться к современным примерам. В Англии, в обсерватории Джодрелл-Бэнк к югу от Манчестера, находится гигантская тарелка — радиотелескоп имени Б. Ловелла. Этот телескоп использует такой же процесс фокусировки для приема и усиления радиоволн, и в прошлом он сыграл важную роль в космической гонке. Когда в 1966 г. советский зонд «Луна-9» удивил Запад, совершив посадку на Луну, обсерватория перехватила сигнал, передаваемый зондом. Направив сигнал в факсимильный аппарат, ученые получили изображение лунной поверхности, которое в британской газете появилось раньше, чем в Советском Союзе.

В тени гигантского телескопа стоят две шепчущие тарелки. (Существуют и другие шепчущие тарелки — в научных музеях и парках скульптур.) В последний раз, когда я был там, мои сыновья-подростки шепотом обзывали друг друга обидными словами. Эти звуковые зеркала находились на расстоянии 25 метров друг от друга, но шепот звучал очень громко. Однако парусное судно, описанное Эмоттом, находилось не в нескольких десятках метрах от Сальвадора, а гораздо дальше.

На побережье Англии можно увидеть остатки акустических зеркал, предназначенных для относительно больших расстояний. Это громадные уродливые чаши из бетона, обычно 4–5 метров диаметром, обращенные к морю. Они были построены в начале XX в. в качестве системы раннего предупреждения, обнаруживавшей вражеские самолеты. Большинство таких сооружений имеют форму чаши, но в Динге в графстве Кент можно также увидеть широкую дугу из выцветшего бетона. Высота дуги составляет 5 метров, ширина — 60 метров; это приблизительно пять двухэтажных автобусов, поставленных друг за другом. Стена имеет изгиб как по горизонтали, так и по вертикали, чтобы усиливать звук моторов приближающихся самолетов.

Испытания показали, что большое вытянутое звуковое зеркало способно заметить самолет на расстоянии 32 километров, когда вражеская авиация преодолела только треть пролива Ла-Манш. Однако при плохой погоде авиация могла приблизиться на расстояние 10 километров, а расслышать самолеты с более тихими моторами было довольно трудно[256]. Даже в хорошую погоду эти акустические зеркала обеспечивали всего десять минут дополнительного времени. В 1937 г. был создан рабочий образец радара, и от плана строительства широкой сети звуковых зеркал отказались.

Если принять во внимание небольшую дальность обнаружения бетонных акустических зеркал, то утверждение, что парус судна фокусировал звуки праздника на расстоянии 100 миль, кажется неправдоподобным. Однако ключ к разгадке, возможно, дает катастрофа, случившаяся несколько лет назад в Англии.

В декабре 2005 г. в резервуаре нефтяного терминала в Бансфилде произошел мощный взрыв, от которого зазвенели окна в Бельгии, на расстоянии 270 километров[257]. Это был один из самых сильных взрывов в мирной Европе — 2,4 балла по шкале Рихтера[258]. И хотя взрыв в Бансфилде был очень мощным, начальная громкость не объясняет огромное расстояние, на котором был слышен его звук.

Катастрофа случилась ясным, безветренным и морозным утром, когда слой холодного воздуха был прижат к земле теплым воздухом, поднявшимся выше. Без этой температурной инверсии бельгийцы ничего бы не услышали. При взрыве резервуара звуковые волны распространялись бы во всех направлениях, как круги от брошенного в пруд камня. Бо́льшая часть звука ушла бы в небо и в обычных условиях никогда бы не вернулась. Но в условиях температурной инверсии звук, распространявшийся вверх, вернулся к земле, и его можно было услышать.

Любопытно, что немаловажную роль в истории, рассказанной Эмоттом, играла погода. История могла бы быть правдивой, если бы температурная инверсия помогла направить звук в вогнутый парус.

Однажды мне довелось выступать перед несколькими тысячами детей в Королевском Альберт-холле. Этот зал, больше известный в качестве концертной площадки, на самом деле предназначен для пропаганды искусства и науки и был построен на земле, приобретенной на доходы от Всемирной выставки 1851 г. Для новичка вроде меня сложное научное шоу — очень серьезная проблема, которая в моем случае усиливается размерами помещения. К счастью, с момента открытия зала его акустика была значительно улучшена. И действительно, при произнесении речи на его открытии у принца Уэльского возникли некоторые трудности. Вот что писала газета Times в 1871 г.:

Его высочество произносил речь медленно и отчетливо, но ему немного мешало эхо, которое внезапно отражалось от органа или картинной галереи и повторяло слова с насмешливой интонацией, которая в других обстоятельствах была бы забавной[259].

Вероятно, насмешливое эхо вызывали изогнутые поверхности, которыми изобилует зал. План здания, если смотреть сверху, имеет форму эллипса, а само здание увенчано большим куполом. Изогнутые поверхности фокусируют звук подобно эллиптическому потолку Кирхера, но восприятие этих отражений зависит от размера зала. В огромном Альберт-холле кривизна создает катастрофическое эхо. Звук как будто идет из нескольких мест, а не только со сцены. В маленьком помещении сфокусированный звук возвращается быстро, а в большом отражения приходят с задержкой.

Это явление вы можете проверить вместе с помощником[260]. Найдите открытое пространство с большой отражающей звук стеной, например здание на границе парка или край карьера. Лучше всего, чтобы это было тихое место, удаленное от источников шума. Чтобы эксперимент получился, нужно слышать звук, отражающийся только от стены, но не от других объектов. Если отражающая поверхность достаточно велика, она не обязательно должна быть вогнутой. Если вы с помощником встанете на некотором расстоянии друг от друга и на одинаковом удалении от стены, то эффект будет более выраженным. Лучше всего проводить эксперимент, когда идет снег, — звук, отражающийся от земли, будет поглощаться снегом, а весь транспорт встанет.

Приближайтесь к стене, беседуя с помощником, и в определенном месте вы услышите звук, отраженный от здания. Чем ближе к стене, тем громче будет эхо, поскольку звук проходит меньшее расстояние. Но если вы не остановитесь, то начиная приблизительно с 17 метров громкость отражения будет постепенно уменьшаться, а на расстоянии около 8 метров от стены исчезнет совсем. На самом деле отражение никуда не исчезает, просто оно не воспринимается отдельно: мозг объединяет его со звуком, приходящим непосредственно от помощника.

Способ, которым мозг объединяет звуки, очень важен, поскольку в противном случае быстро наступила бы перегрузка от огромного количества приходящих к нам отражений. Когда я печатаю это предложение, щелчки клавиатуры отражаются от письменного стола, монитора, телефона, потолка и т. д. Мой слух не перегружается всеми этими отражениями; мне по-прежнему кажется, что звук идет непосредственно от клавиатуры, как и должно быть.

То же самое происходит в маленькой комнате Кирхера. Отражения от эллиптического потолка приходят очень быстро, и, если они не слишком громкие, мозг не воспринимает их отдельно от звука, приходящего непосредственно от собеседника. А вот в большом Альберт-холле сфокусированные отражения приходят с большей задержкой, создавая «насмешливое» эхо.

Инженеры-акустики много раз пытались убрать эхо из Альберт-холла. Самым успешным оказалось следующее решение: подвесить под потолком «грибы». Большие диски, воплощавшие идею Кена Ширера из BBC, были подвешены к основанию купола в 1968 г.: они отражают звуковые волны, возвращающиеся от купола.

Хотя мы уже лишены возможности насладиться эхом от потолка Альберт-холла, в нашем распоряжении осталось еще много куполов. В нескольких милях от моего дома находится Центральная библиотека Манчестера с огромным куполом, фокальная точка которого расположена рядом с аппаратами для микрофиширования. Каждый раз, когда стеклянная пластинка опускается на микрофишу, от потолка отражается неожиданно громкое эхо.

В настоящее время библиотека закрыта на реконструкцию. Остается надеяться, что строительные работы не изменят акустику, как это произошло с американским Капитолием в Вашингтоне в XIX в., когда исчезло знаменитое шепчущее эхо от его купола[261]. Купол Капитолия представлял собой почти идеальную полусферу с центром на высоте человеческого роста, и хотя потолок выглядел кессонным, с квадратными углублениями, на самом деле он был гладким, а иллюзию объема создавала роспись. До 1901 г. это помещение с куполом было очень популярным у туристов. В 1894 г. газета New York Times писала:

Шепчущая галерея по-прежнему держит пальму первенства среди достопримечательностей этого грандиозного мраморного сооружения. Когда давнишний житель Вашингтона знакомится с тайнами эха и других акустических явлений, которыми изобилует это старинное помещение, ему становится немного стыдно, что он до сих пор не знал о таком замечательном развлечении[262].

Но развлечение для туристов было настоящим кошмаром для дебатов в палате представителей. Вот как в 1893 г. описывала их газета Lewiton Daily Sun:

Оратор, не проявивший должной осторожности и сдвинувшийся с места во время своей речи, обнаруживает, что акустика вольно обращается с его красноречием, превращая крещендо в комические вопли или заставляя самые тихие звуки, произнесенные театральным шепотом, взвизгивать и выть по мере того, как он перемещается от одной фокальной точки эха к другой[263].

В 1898 г. взрыв газа и пожар в другой части здания привели к тому, что деревянный купол заменили огнестойкой конструкцией. Фальшивый кессонный потолок заменили настоящим, из штукатурки, в результате чего эффект фокусировки звука ослаб и стал менее заметным. Как отметил выдающийся акустик Лотар Кремер, «ко всеобщему разочарованию, знаменитый фокусирующий эффект значительно ослаб, поскольку точное геометрическое отражение сменилось нечетким диффузным»[264].

Заменить гладкую поверхность на другую, покрытую углублениями и выступами, — все равно что взять идеальное оптическое зеркало и поцарапать его или сделать матовым. Неровности поверхности приводят к тому, что свет или звук рассеиваются и не попадают в фокальную точку. В случае оптического зеркала изображение получается размытым; у купола Капитолия это рассеяние ослабляет отражения звука, и шепот звучит тише, а голоса искажаются меньше.

Влияние потолочных ячеек на фокусировку звука в Капитолии напоминает мне инженерный проект, над которым я работал несколько лет назад. Я разрабатывал рассеивающие поверхности для большого круглого Театра Расмусона в Национальном музее американских индейцев в Вашингтоне. Чтобы искривленные поверхности не фокусировали звук и не создавали эха, я разработал бугристое покрытие, которое, подобно ячейкам на потолке Капитолия, рассеивало звук во всех направлениях, а не отражало в фокальную точку. Профиль этого диффузора похож на силуэт города на фоне неба (рис. 5.3). Когда звуковые волны сталкиваются с диффузором, выступы разной высоты направляют отражения в разные стороны.

Рис. 5.3. Диффузор, сконструированный для вогнутой стены Национального музея американских индейцев

Моя задача состояла в том, чтобы определить, в каких местах помещать «небоскребы» и какой они должны быть высоты. Я использовал метод проб и ошибок, в котором компьютерная программа проверяет множество разных профилей. Для каждой конфигурации программа просчитывает, как звук будет отражаться от поверхности, и определяет, устранится ли фокусировка звука от изогнутой стены. Программа меняет конфигурацию «небоскребов», пока не будет найдено удовлетворительное решение. Этот интерактивный процесс, известный как численный метод оптимизации, используется в разных областях инженерного дела, в том числе при проектировании деталей космических челноков. Одна из причин эффективности метода заключается в том, что акустические диффузоры позволяют проектировать поверхности, которые соответствуют внешнему виду помещения. Акустические решения совсем не обязательно должны быть уродливыми. Какие бы формы ни выбрал архитектор — кривые, «силуэты», пирамиды, — этот метод поможет найти характеристики, которые обеспечат наилучшую акустику[265].

Больше всего в куполе удивляет то, что, когда вы стоите прямо под его центром и хлопаете в ладоши, секунду спустя вас оглушает эхо вашего хлопка. Если же в притворном ужасе вы воскликнете «A HANDbag?», то через секунду на вас с небес обрушится голос Эдит Эванс[266].

Так журналист Майкл Кингтон побуждает вас почувствовать себя леди Брэкнелл из пьесы Оскара Уайльда «Как важно быть серьезным». Купола забавны, но еще лучше комната в виде сферы, поскольку отражения в ней усиливаются еще больше.

«Маппариум» в Бостоне представляет собой сферу диаметром 9 метров; он был построен в 1935 г. по предложению архитектора Честера Линдсея Черчилля. Это гигантский полый глобус с яркими морями и континентами, нарисованными на цветном стекле. На роспись и обжиг 608 стеклянных панелей ушло восемь месяцев; затем панели закрепили на бронзовом каркасе. Посетители идут по дорожке через центр Земли, связывающей две противоположные точки на экваторе. Снаружи глобус освещают триста лампочек. Посетители с интересом разглядывают нашу Землю изнутри, но не меньшее впечатление на них производит и необычная акустика, которая является случайным побочным продуктом геометрии.

Рис. 5.4. Фокусировка звука в «Маппариуме»

Уильям Хартман из Университета штата Мичиган описал разнообразные слуховые иллюзии, возникающие внутри сферы. Обычно при увеличении расстояния между говорящим и слушающим голос говорящего становится тише — но только не в сферическом помещении. Представьте, пишет Хартман, «что вы стоите внутри «Маппариума» в двух метрах слева от центра. Ваш друг находится в центре и говорит с вами. Его голос звучит довольно тихо. Но вот он начинает удаляться от вас, и громкость его голоса постепенно увеличивается, пока он не оказывается в двух метрах справа от центра»[267].

Диаграммы (рис. 5.4) показывают, что происходит (для упрощения изображен круг, а не сфера). Когда голос идет из центра (верхняя диаграмма), все отражения возвращаются в исходную точку, поэтому для слушателя слева от центра звук получается на удивление тихим. Когда же источник звука перемещается вправо, точка фокусировки отражений приближается к слушателю. Звук будет самым громким, когда говорящий и слушающий располагаются симметрично относительно центра (нижняя диаграмма).

Этот эффект сильнее всего проявляется в «Маппариуме», где все поверхности, окружающие источник звука, искривлены, однако его можно услышать даже на открытом воздухе, о чем сообщает Хосе Санчес-Дееса из Политехнического университета Валенсии[268]. Археологический памятник Семпоала неподалеку от города Веракрус в Мексике — один из самых хорошо сохранившихся образцов церемониального центра ацтеков. Это большая, заросшая травой площадь с остатками разнообразных строений, среди которых есть низкая кольцевая стена с зубцами. Путеводитель выдвигает несколько предположений относительно назначения этого места: «возможно, оно связано с поклонением ацтеков гладиаторам, а возможно, служило для сбора дождевой воды». На фотографиях это сооружение похоже на каменный загон для овец, сложенный из крупной округлой гальки. Каково бы ни было назначение каменного круга, у него есть явный акустический фокус. Санчес-Дееса утверждает, что если один человек встанет в определенном месте, а другой начнет пересекать круг по диагонали, то по мере удаления его голос будет звучать громче.

Надеясь попасть в сферическую комнату, я стал искать людей, которые изучают современные города — нелегально проникают в канализационные системы, заброшенные станции метро, пустые дома, получая удовольствие от исследования жутковатых мест, которых избегают остальные, раскапывая таинственные истории, отслеживая судьбу бывших обитателей[269]. Один из членов группы Subterranea Britannica, которая занимается легальным исследованием подземных сооружений в Великобритании, прислал мне электронное письмо с описанием купола в Берлине, который был одной из главных станций прослушки во времена холодной войны. К письму прикладывалась фотография, на которой был изображен купол, венчавший полуразрушенную башню; это место я и решил посетить.

Рис. 5.5. Тойфельсбер

Заброшенная шпионская станция находится на холме Тойфельсберг («гора дьявола»; рис. 5.5), который возвышается над Грюневальдским лесом. Когда жарким летним днем я шел через лес к станции прослушки, мне с трудом верилось, что этот большой холм — рукотворный. Он состоит из нескольких миллионов кубических метров обломков зданий, образовавшихся в результате бомбардировок и артиллерийских обстрелов во время Второй мировой войны[270].

Прежде чем войти, я подписал заявление об отказе от претензий, поскольку в разрушенных зданиях встречаются неогражденные провалы и отсутствуют стены. Моим немецким гидом был Мартин Шафферт, молодой историк с аккуратной бородкой, собранными в хвост волосами, в очках и матерчатой кепке. Пока Мартин рассказывал об истории этого места, я исследовал то, что осталось от зданий. Двери и перегородки отсутствовали, а мусор на полу был усеян осколками от бутылок, оставшимися от полулегальных вечеринок. Сохранившиеся стены были покрыты граффити. Мой взгляд притягивала крыша главного здания с тремя куполами; два купола были разломаны, и их стены зияли отверстиями, но самый верхний, венчавший пятиэтажную башню, остался целым и невредимым.

Это были обтекатели антенн, использовавшиеся для того, чтобы скрыть шпионскую деятельность от любопытных глаз: британцы и американцы прослушивали радиостанции и беспроводную связь Восточной Германии, Чехословакии и Советского Союза. Сферические купола также защищали оборудование от воздействия окружающей среды, особенно ветра и льда. Сейчас от этого оборудования остались только бетонные плиты, к которым крепились антенны. Купола, изготовленные из треугольных стекловолоконных панелей, прикрепленных к каркасу, походили на гигантские футбольные мячи. Стекловолокно прозрачно для электромагнитных волн и поэтому идеально для обтекателей; именно по этой причине во время Второй мировой войны и был изобретен этот материал.

У башни, которую венчает купол, стен почти не осталось, но сам купол цел, поскольку его восстановили и использовали для контроля за движением воздушного транспорта над Берлином. Все стены лестницы в центре башни были покрыты граффити. Поднимаясь к куполу, я слышал эхо голосов других посетителей, наслаждавшихся акустикой помещения. Время реверберации в обтекателе составляет около 8 секунд на средних частотах, как в большом соборе. Музыканты приходят сюда для записи музыки. Но купол удивляет не только реверберацией.

Оказавшись внутри, я посмотрел на других туристов; мне было приятно видеть их удивленные лица, когда они понимали, насколько необычна акустика в этом помещении. Самый тихий звук, даже просто звук шагов, словно отскакивал от стен. Некоторые увлеченно экспериментировали (если сильно топнуть ногой, то можно услышать восемь отражений, похожих на треск фейерверка), но большинство вели себя сдержанно, словно относились к этому месту с таким же почтением, как к церкви.

Затем я взобрался на старый постамент для антенны, чтобы оказаться в центре помещения. Купол представляет собой верхние две трети сферы диаметром около 15 метров, изготовленной из пожелтевших шестиугольных панелей. Стены до высоты двух метров покрыты граффити, за исключением небольшого неогражденного отверстия, из которого можно упасть на крышу здания пятью этажами ниже. Я вытащил диктофон, чтобы записать свои впечатления от этого места, и заметил, что каждое мое слово удваивается отражением от обтекателя.

Здесь, на холме Тойфельсберг, я хотел исследовать эффект, который присутствует в сферическом «Маппариуме»[271]. Необычно сильная фокусировка позволяет испытать странное ощущение, словно ты шепчешь на ухо самому себе. Вот как описывает это Хартман:

По мере приближения к центру сферы «Маппариума» вы вдруг начинаете слышать сильные отражения собственного голоса… Отклонившись влево, вы слышите себя правым ухом. Отклонившись вправо — левым[272].

На холме Тойфельсберг этот эффект выражен сильнее, если обратить лицо вверх, потому что именно там находится бо́льшая вогнутая поверхность, фокусирующая звук. Таким образом, в куполе из стекловолокна на вершине пятиэтажной башни в Берлине я открыл бинауральное звуковое чудо, эффект, объясняющий, как мы вычисляем источник звука. Два уха позволяют млекопитающим определять место, откуда идет звук. Слух помогает животному почувствовать опасность, предупреждая о подкрадывающихся хищниках, которые хотят им пообедать. У человека хорошее зрение, однако оно не в состоянии предупредить об опасностях за нашей спиной, поэтому для нас очень важна способность услышать угрозу и определить ее местоположение.

Существует два основных способа, с помощью которых мы вычисляем, откуда приходит звук. Представьте, что с вами говорит человек, стоящий слева. Звук сначала достигает левого уха, поскольку до правого расстояние чуть больше. Мозг также отмечает маленькую разницу в громкости. Звук должен обогнуть голову, прежде чем попасть в правое ухо, и это значит, что его громкость на высоких частотах будет гораздо ниже. (На громкость низких частот, приходящих издалека, голова влияет в минимальной степени.) Мозг сравнивает время воздействия низких частот на каждое ухо и относительный уровень высоких частот, чтобы определить, откуда приходит звук.

Сферические помещения могут исказить оба этих признака. Искажение громкости влияет на локализацию. Кажется, что источник звука находится в другом месте. Вот как описывает это Хартман: «Предположим, что вы стоите на дорожке в «Маппариуме» лицом к Южной Америке. Источник шума находится справа от вас, но вы обнаруживаете, что звук приходит слева!»[273] Громкие сфокусированные отражения от сферы создают громкое отражение в левом ухе, обманывая мозг и заставляя его считать, что источник звука находится слева.

Локализация обычно основывается на первом звуке, достигшем ушей (эффект первенства). Это эмпирическое правило вполне разумно, поскольку самый первый звук проходит кратчайший путь, обычно по прямой. Возможно, вам приходилось бывать на службе в церкви, когда казалось, что слова проповеди доносятся до вас из динамиков, а не от священника. Причина такого впечатления состоит в том, что звук от динамиков приходит к слушателю первым. Небольшая электронная задержка в громкоговорящей системе оповещения приводит к тому, что первой слушателя достигает звуковая волна от священника, и это решает проблему.

Но задержка неэффективна, если звук из динамиков слишком громкий, поскольку эффект первенства может быть нивелирован громким звуком, приходящим позже, — такая ситуация складывается на большинстве рок-концертов. Однако в отсутствие электронного усиления отражения от стен обычно слишком тихие и не вызывают проблемы. Но в «Маппариуме» или на холме Тойфельсберг отражения благодаря фокусирующим свойствам купола настолько громкие, что мешают правильно определить местоположение источника звука. Когда я прокалывал воздушные шарики в обтекателе шпионской антенны, первое отражение от потолка было на 11 децибел громче, чем звук, приходящий непосредственно от шарика (рис. 5.6). (Полезное правило: повышение силы звука на 10 децибел удваивает воспринимаемую громкость.) Когда я нагнулся, чтобы расстегнуть рюкзак, мне казалось, что я расстегиваю молнию у себя над головой!

Барри Маршалл из Института искусств Новой Англии в Бруклине, штат Массачусетс, который работает гидом в «Маппариуме», рассказал мне, как он использовал акустику, чтобы разыгрывать посетителей и «взрывать им мозг». Сильная фокусировка означает, что он может встать далеко от посетителей и удивить их, сказав «я здесь», а они посмотрят в противоположную сторону[274]. На холме Тойфельсберг я довольствовался тем, что подслушивал разговоры других людей, находя точку, где фокусировалась их речь.

Рис. 5.6. Прямой звук и отражения звука лопнувшего воздушного шарика в центре обтекателя антенны на холме Тойфельсберг

Слышимый на большом расстоянии шепот и фокусировка звука обычно раздражают людей, поскольку они слышат нечто, кажущееся им сверхъестественным. Если бы я разговаривал с вами в обычной комнате, низкие частоты моего голоса воспринимались бы обоими вашими ушами примерно одинаково независимо от положения вашей головы — благодаря дифракции они без труда огибают голову. Как правило, низкие частоты будут звучать громче в одном ухе, только если я подойду к вам вплотную, увеличив «звуковую тень», отбрасываемую головой. В этом случае громкость звука в дальнем ухе уменьшается, и вы думаете, что я нахожусь рядом с вами. Но в «Маппариуме» сфера настолько сильно фокусирует звук, приходящий к одному уху, что это обманывает мозг, заставляя думать, будто собеседник совсем близко. Я могу шептать милые глупости не только любимому человеку, стоящему в нескольких метрах от меня, но и самому себе!

Разумеется, смысл шепота в том, чтобы произнести фразу так тихо, чтобы ее не услышали те, для кого она не предназначена. Вероятно, оригинальный купол Капитолия позволял членам палаты представителей посылать друг другу тайные сообщения. Но усиление звука — обоюдоострое оружие: конгрессмены также имели возможность подслушивать секреты коллег. Мы склонны ассоциировать усиление звука искривленными поверхностями со шпионажем, обманом или противозаконной деятельностью. Феллини использует эту ассоциацию для усиления драматизма в своем фильме «Сладкая жизнь» (La Dolce Vita), где вогнутая чаша позволяет подслушивать разговоры, ведущиеся на нижнем этаже виллы[275]. Но самая любопытная легенда, связанная со шпионажем, рассказывает о большой известняковой пещере в окрестностях Сиракуз на острове Сицилия, которая получила название Ухо Дионисия. Легенда гласит, что тиран Дионисий (около 430–367 до н. э.) превратил пещеру в тюрьму и использовал ее акустику, чтобы узнать, о чем перешептываются беспомощные узники.

Пещера имеет форму вытянутого и заостренного ослиного уха, резко сужаясь кверху. Клиновидная форма образует нечто вроде воронки для звука (рис. 5.7), подхватывая шепот на уровне земли и концентрируя его у потолка пещеры на высоте 22 метров. Согласно легенде, Дионисий подслушивал пленников в специальном помещении наверху — усиленный звук проникал к нему через небольшое, скрытое от глаз отверстие в верхней части пещеры.

Рис. 5.7. Звук в Ухе Дионисия

Пещера очень популярна у туристов, и раньше можно было попасть в камеру для подслушивания; в 1842 г. один путешественник писал, что «единственный… способ туда добраться — при помощи веревки и блока, и искатель приключений рискует жизнью, поднимаясь в маленьком ненадежном кресле»[276]. Вопреки легенде, которую рассказывают всем туристам, многие выражали сомнение в возможности подслушивать шепот. В 1820 г. преподобный Томас Хьюз писал: «Очень тихий шепот слышится только как невнятное бормотание; громкий голос тонет среди беспорядочного эха. Голоса нескольких человек, говорящих одновременно, неразличимы и похожи на гогот гусей, так что если древние сицилийцы были хотя бы вполовину такими же болтливыми, как современные, которые всегда переговариваются во время концерта, то очень часто приводили бы в замешательство подслушивавшего их тирана»[277].

Современные требования к безопасности не позволяют туристам подниматься в верхнюю камеру. Сегодня они могут просто насладиться реверберацией на уровне пола, восхититься легендой и полюбоваться необычной формой пещеры. (Другая связанная со звуком традиция, которую запретили в наше время, — это стрельба из пистолета, чтобы продемонстрировать посетителям акустические свойства пещеры. По свидетельству одного из туристов XIX в., «эхо от выстрела из пистолета было похоже на взрыв сорокавосьмифунтовой гранаты»[278].)

Недавно Джино Ианначе и его коллеги из Неаполитанского университета уговорили владельцев пещеры пустить их в камеру для подслушивания, чтобы исследовать акустику. Подобно тому как мы оцениваем театры, учебные классы и железнодорожные вокзалы, группа Ианначе выполнила серию измерений, чтобы оценить разборчивость речи в пещере. Результаты оказались «хуже среднего», указывая, что реверберация пещеры делает речь невнятной. Не успокоившись, Ианначе выполнил серию тестов на восприятие, предложив слушателям воспроизвести фразы, произнесенные в пещере, но никто не смог понять ни единого слова. Как это ни печально, научные данные не подтвердили легенду.

Я отгонял от себя всякую мысль и, подавленный горем, валялся на земле.

Я уже чувствовал, что снова близок к обмороку, а там и к окончательному исчезновению, как вдруг послышался ужасающий грохот, поразивший мой слух. Казалось, я слышал раскаты грома; звуковые волны терялись понемногу в глубинах бездны.

Что породило этот шум? Несомненно, какая-нибудь катастрофа в недрах Земли! Взрыв газа или падение огромной скалы.

Я прислушивался. Я ждал, не повторится ли шум.

Так прошло четверть часа. Полнейшая тишина царила в галерее. Я не слышал даже биения моего сердца. Вдруг мне почудилось, когда я случайно приложил ухо к стене, что откуда-то, издалека, доносятся человеческие голоса. Я задрожал.

«Галлюцинация!» — подумал я.

Нет! Прислушиваясь, я действительно услышал какой-то шепот. Но разобрать, что говорилось, не позволяла моя слабость. Но я слышал голоса. В этом я был уверен.[279]

Это момент, когда профессор Лиденброк и Аксель, главные герои романа Жюля Верна «Путешествие к центру Земли» (Voyage au centre de la Terre), чудесным образом находят друг друга с помощью шепчущей стены, образованной гранитным лабиринтом. Этот лабиринт огромен, и Аксель вычисляет, что слышит Лиденброка на расстоянии 8 километров.

Рис. 5.8. Шепчущий желоб архитрава в Клонмакнойсе

Если не учитывать воображение Жюля Верна и подняться на поверхность Земли, то самая большая из известных мне шепчущих стен имеет длину 140 метров — совсем маленькая и более прозаичная, чем стена в романе. Это бетонная дамба водохранилища Баросса на юге Австралии. По какой-то причине дамбу построили в форме идеальной дуги. Эта вытянутая бетонная громада превратилась в популярный туристический аттракцион, где посетители могут переговариваться, стоя у разных концов дамбы.

Дамба не фокусирует звук подобно эллиптическим потолкам и куполам; собеседники находятся слишком далеко от фокальной точки дуги. Звук прижимается к внутренней поверхности бетонной стены и почти без потерь переносится к противоположному краю дамбы[280].

Шепчущие арки ведут себя точно так же — и точно так же появляются в самых неожиданных местах. На нижнем этаже Центрального вокзала Нью-Йорка потолок поддерживают широкие, облицованные плиткой арки. Они были спроектированы Рафаэлем Густавино и его сыном в 1913 г. Если рядом со знаменитым рестораном Oyster прошептать несколько слов, повернувшись лицом к арке, то звук пройдет вдоль облицованной плиткой дуги потолка и спустится у другого конца арки. Чтобы эффект проявился сильнее, нужно говорить и слушать, приблизившись вплотную к каменной поверхности.

Центральный вокзал не вызывает у меня ассоциаций с предложением руки и сердца, однако в шепчущих арках часто звучит именно этот вопрос (говорят, так поступил джазовый музыкант Чарльз Мингус). Подобные звуковые эффекты часто вдохновляют писателей и кинорежиссеров. Кэтрин Марш использует шепчущие арки как исходный пункт в своих книгах для детей «Ночной турист» (The Night Tourist) и «Пленник в сумерках» (The Twilight Prisoner), называя арки «одним из самых крутых мест в Нью-Йорке».

Я нашел больше десятка описаний шепчущих арок. Однако очень немногие (а скорее вообще ни одна из них) были спроектированы ради необычной акустики. Арка на знаменитом железнодорожном вокзале в Сент-Луисе в штате Миссури украшена табличкой, которая начинается словами: «Шепчущая арка: архитектурный курьез или разоблачитель тайн?» (Странный вопрос, поскольку она может быть одновременно и тем и другим.) Вероятно, необычный звуковой эффект был обнаружен в 1890-х гг., поскольку табличка сообщает, что «рабочий уронил молоток у одного края арки, а маляр услышал звук у другого края, на расстоянии почти 40 футов». Таким образом, эта шепчущая арка была случайным следствием геометрии.

Вне всякого сомнения, существует много шепчущих арок. Изящные архитравы над дверями, в которых есть широкие арки, помогают направлять звук от одного края к другому. Акустик и специалист по пирамидам майя Дэвид Лабман выполнил измерения одной такой арки в Университете Вест-Честера в Пенсильвании. Арка над дверью похожа на перевернутый желоб, внутри которого распространяется звук. Люди привыкли, что при удалении от источника звук становится тише, поэтому шепот, доносящийся из желоба арки, кажется им неестественно громким. Лабман задается вопросом, не создан ли этот эффект специально, поскольку у желоба над дверью, похоже, нет другого назначения[281]. Но это могла быть и случайность — побочный продукт дизайна двери. К сожалению, эффект почти полностью заглушается шумом транспорта.

Моя любимая шепчущая арка находится в монастыре Клонмакнойс в графстве Оффали в Ирландии. (Разве собирателя звуковых чудес может оставить равнодушным это название?) Роскошный готический дверной проем, датирующийся XV в., украшен резными изображениями святого Франциска, святого Патрика и святого Доминика; он ведет в лишенный крыши полуразрушенный собор. Подобно арке у ресторана Oyster на Центральном вокзале Нью-Йорка, это популярное место для предложения руки и сердца. Легенда гласит, что этот дверной проем использовался крайне необычным образом: прокаженные становились с одного края и шептали признания в грехах в желоб архитрава (рис. 5.8), священник стоял с другой стороны арки, достаточно далеко, чтобы уберечься от инфекции, и слушал исповеди, доносящиеся из архитрава. Я полдня наблюдал за прибытием автобусов с иностранцами, которые, несмотря на дождь и вой ветра, развлекались, что-то шепча в арку. Каков же принцип действия этих шепчущих арок? Такой же, как и у шепчущих галерей.

Шепчущая галерея собора Святого Павла в Лондоне — одно из моих первых юношеских воспоминаний, связанных с акустикой. Собор имеет форму креста, а купол расположен над пересечением «перекладин». Здание считается одной из главных достопримечательностей Лондона, и во время Второй мировой войны премьер-министр Уинстон Черчилль приказал любой ценой защитить его от налетов немецкой авиации, чтобы поднять боевой дух англичан.

Посетители преодолевают 259 ступеней, чтобы подняться от пола собора к основанию купола и ступить на узкую галерею шириной несколько метров вдоль круглых внутренних стен купола. На этом уровне диаметр купола составляет 33 метра. По внутреннему краю галереи установлено металлическое ограждение, чтобы люди не упали, засмотревшись на вершину купола или на мозаичный пол, когда любуются пышным убранством собора. Помню, как я сам развлекался, окликая друзей, стоявших на противоположной стороне. На галерее было многолюдно и шумно, но я слышал грубые шутки друзей, чей шепот доходил до меня издалека.

Шепчущие галереи восхищали многих знаменитых ученых, в том числе королевского астронома Джорджа Эйри, прославившегося работами по планетарной астрономии и оптике. В 1871 г. он опубликовал теорию, объясняющую, что происходит в шепчущих галереях, но применима она была только к помещениям в форме идеальной сферы, таким как «Маппариум». Лауреат Нобелевской премии по физике лорд Рэлей также интересовался этой проблемой, отмечая, что для собора Святого Павла «объяснение Эйри неверно». Для доказательства этого утверждения Рэлей построил масштабную модель шепчущей галереи из полукруглой полосы цинка длиной 3,6 метра[282]. С помощью манка он получал высокий звук, который распространялся вдоль внутренней поверхности металлической полосы; звук у другого конца был настолько силен, что заставлял дрожать пламя свечи. Но, если поперек внутренней поверхности цинковой полосы устанавливали барьер, пламя оставалось неподвижным. Такой результат свидетельствовал о том, что звуковые волны прижимаются к внутренней поверхности изогнутой полосы.

Тот факт, что звук прижимается к внутренней поверхности галереи и скользит по ней, — любопытное научное открытие, но само по себе оно не объясняет удивительный эффект шепчущей галереи. Посетители часто слышат странные звуки, о чем в 1922 г. писал Ч. В. Раман:

В ответ на обычный разговор от стен отражаются странные звуки и передразнивающий шепот. На громкий смех откликается десяток друзей, притаившихся за штукатуркой. Тихий шепот доносится со всех сторон, а разговаривать можно, находясь на противоположных концах купола, тихим голосом, просто обращаясь к стене, из которой также исходит голос собеседника[283].

Звук, прижимающийся к стене, создает акустическую иллюзию, поскольку он громче, чем ожидаемый. Кроме того, и тот, кто шепчет, и тот, кто слушает, должны стоять близко к стене. Если отодвинуться от стены, громкость звука резко уменьшается. Когда мозг пытается определить расстояние от источника, он ориентируется на громкость. Обычно шепот слышен в непосредственной близости от собеседника. Более того, при слабом движении головы громкость быстро уменьшается только тогда, когда источник звука находится близко. Мозг неверно интерпретирует быстрое затухание шепота, когда ухо удаляется от стены, и делает вывод, что источник находится в самой стене.

Раман получил Нобелевскую премию за исследование рассеивания света, однако он также много времени посвятил акустике. В начале XX в. он описал пять разных шепчущих галерей в Индии, в том числе громадный мавзолей XVII в. Гол-Гумбаз в Биджапуре. Снаружи Гол-Гумбаз — это внушительное здание, свидетельствующее о могуществе династии Адил-шаха, резко выделяющееся на фоне окружающей равнины. Оно похоже на гигантский куб с тонкими восьмиугольными башенками по углам и увенчано громадным куполом диаметром почти 38 метров, который приподнят над землей на 30 метров. Вот как описывает это место инженер-акустик Арьен ван дер Шот:

Внутреннее пространство довольно скромное, но вскоре забываешь об этом, пораженный акустикой, которая проявляет себя при малейшем звуке. Реверберация в Гол-Гумбазе производит такое сильное впечатление, что жители Индии добираются сюда не один день, чтобы только услышать ее. А когда прибывают на место, видят внутри сотню людей, кричащих во все горло[284].

Все это напоминает толпу у бассейна — дети радуются, крича и слушая, как многократно отражается их голос. Ван дер Шот выполнил акустические измерения, испытав редкое удовольствие от пребывания в пустом мавзолее. «Нам потребовалось два года, чтобы получить необходимые разрешения и на пару часов освободить это место. Толпу людей задержали у ворот, и мы могли в тишине работать в этой удивительной шепчущей галерее, где в ответ на шепот можно сосчитать до 10 отражений»[285].

Несмотря на радость, которую Гол-Гумбаз доставляет посетителям, шепчущая галерея в нем была случайностью. Решение установить купол над залом приняли уже после начала строительства. Я нашел только одно упоминание о специально сконструированной шепчущей галерее. В номере журнала Trough the Ages Magazine за 1924 г. сообщалось, что «шепчущая галерея в Капитолии штата Миссури [Джефферсон-Сити, 1917] была тщательно рассчитана знаменитым специалистом в области акустики, и это, вне всякого сомнения, первое свидетельство успеха подобного предприятия»[286].

На одной из конференций по акустике я представил несколько анимаций, показывающих, как звуковая волна распространяется по шепчущей галерее. При помощи новейших алгоритмов и мощного компьютера демонстрируется, что шепот скользит по галерее, прижимаясь к стенам. Готовясь к докладу, я зашел в библиотеку, чтобы взять экземпляр акустической библии XIX в., «Теории звука» (The Theory of Sound) лорда Рэлея, которую он написал в Египте, выздоравливая после ревматической лихорадки. Его описание того, что происходит в шепчущих галереях, было легко проиллюстрировать — гораздо легче, чем мои сложные компьютерные модели.

Представьте бильярдный шар на круглом столе, который движется почти параллельно бортику. Шар иллюстрирует, как звук перемещается по галерее, если прошептать несколько слов, приблизившись к стене. Теперь неожиданный эффект становится очевидным: шар прижимается к борту и движется вдоль него, не смещаясь к центру. То же самое происходит со звуком в шепчущей галерее (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Звук в шепчущей галерее

Во время посещения станции прослушивания на холме Тойфельсберг я продемонстрировал эффект шепчущей галереи своему гиду Мартину. Он советовал туристам проверять акустику помещения, стоя в центре купола, но не знал, что голос может скользить вдоль стен. Потом, в те редкие минуты, когда в куполе больше никого не было, я провел измерения: прокалывал воздушный шарик у стены купола, записывая звук у противоположной стены. Такой громкий хлопок приводит к тому, что звук может несколько раз обежать окружность купола, прежде чем затихнет. Один раз я насчитал восемь отчетливых хлопков. На записи одного такого хлопка видны четыре или пять пиков, когда звуковая волна проходит мимо микрофона (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Звук, созданный лопнувшим воздушным шариком в центре купола на холме Тойфельсберг

Но почему галерея в соборе Святого Павла называется «шепчущей», а не «говорящей»? Недавно я вернулся в собор и тайно сделал несколько записей. В галерею лучше всего приходить пораньше, когда народу не слишком много и шум не так силен. Кроме того, рекомендуется захватить с собой помощника, который будет шептать, но я пришел туда один. К счастью, смотритель шептал как раз так, как мне было нужно. Вернувшись в лабораторию, я проанализировал записи, которые выявили одну вескую причину, почему в соборе лучше шептать, чем говорить нормальным голосом: фоновый шум, поднимающийся снизу, в диапазоне обычной речи звучит довольно громко. Но на более высоких частотах, на которых шептал смотритель, фоновый шум гораздо тише, поэтому шипящие звуки не поглощаются посторонним гулом.

Большинство выдающихся звуковых чудес, которые мне удалось найти, были случайными, но какие звуки мы можем получить, если приложим усилия? Какие геометрические формы могут использовать физику, присутствующую в случайных звуковых чудесах, чтобы создать новые акустические эффекты? Примером для подражания может служить живший в XVII в. ученый иезуит Афанасий Кирхер. Он не только описывал свое знаменитое кошачье пианино, но и рисовал фантастические звуковые устройства наподобие говорящих статуй и музыкальной арки, которая автоматизирует сочинение музыки. Возможно, нынешние изобретатели предложат современные версии этих устройств.

Путешествуя по миру в поисках звуковых чудес, я начал мечтать о собственных. Исследуя искажения звука в куполе на холме Тойфельсберг, я вспомнил о комнате смеха с кривыми зеркалами, куда я любил приходить в детстве. Одно зеркало было искривлено таким образом, что превращало меня в уродливого гоблина. Другое удлиняло мне ноги и укорачивало туловище, которое почти исчезало. А можно ли создать шепчущую галерею, используя сложную кривую? Такая конструкция была бы новой; все шепчущие галереи и стены, которые я исследовал, имели форму простых арок, кривых или куполов.

Рис. 5.11. Новые шепчущие стены

В своей статье о шепчущих галереях Ч. В. Раман описывает Голгхар, старое государственное зернохранилище в индийском Банкипуре. Здание, построенное в 1783 г., имеет форму осиного гнезда; высота его составляет 30 метров, и с него открывается великолепный вид. Раман обращает внимание на его внутреннюю акустику: «Вероятно, это единственное в мире здание со свойствами шепчущей галереи. Едва слышный шепот в одном конце отчетливо слышится в другом»[287]. Но меня заинтересовали фотографии внешнего вида здания. Спиральная лестница опоясывает его наподобие горки в старинном парке развлечений. Если внешнюю стену лестницы превратить в плавную кривую, звук сможет подниматься по ней. Это будет шепчущая «горка», дополняющая шепчущую галерею внутри.

Компьютерная программа, с помощью которой я получил анимации для собора Святого Павла, позволила мне конструировать шепчущие галереи необычной формы и проверять, работают ли они. Прежде чем строить театры и концертные залы, с помощью компьютера проверяют, услышит ли актера публика и будут ли разборчивыми объявления, транслируемые громкоговорящей системой оповещения на железнодорожном вокзале. Таким образом, я использовал свои инженерные навыки и научные знания для решения обратной задачи. Вместо того чтобы исключить искажение звука, вызванное искривленными поверхностями, я с помощью тех же инструментов максимизировал звуковые искажения.

Некоторые из работ скульптора Ричарда Серры в Музее Гуггенхайма в испанском Бильбао представляют собой гигантские стальные стены с шепчущим эффектом. Вдохновившись этими работами, я придумал одну необычную конструкцию. Я хотел, чтобы шепот прижимался к S-образной кривой, похожей на зеркало в комнате смеха. Но, к сожалению, звук не прижимается к выпуклому участку. Эту проблему я решил, составив S-образную форму из двух дуг (рис. 5.11). В такой конструкции звук проходит по внутренней поверхности одной дуги, преодолевает маленький промежуток, разделяющий две секции, а затем скользит вдоль внутренней поверхности второй дуги — и приходит к слушающему неожиданно громким.

Подобные места интересны тем, что голос можно услышать на непривычно большом расстоянии, и эффект усиливается в том случае, если звук представляет собой тихий шепот. Математический анализ, выполненный лордом Рэлеем, указывает на еще одну причину предпочтительности шепота: высокие частоты, как в свистящих интонациях шепота, ближе прижимаются к стенам, чем более низкие частоты обычной речи. Кроме того, галерея собора Святого Павла отличается особым качеством передачи звука. Акустики приписывают это свойство небольшому наклону стен. Если стены наклонены внутрь, то меньшая часть звуковой волны уходит вверх, к вершине купола.

Теперь я понимаю, почему в канализационном туннеле мой голос перемещался по спирали. Анализ лорда Рэлея показывает, что эффект прижимания звука к стенам в шепчущих галереях более выражен при большом диаметре окружности, но теория также демонстрирует, что подобный эффект возможен и в помещениях меньшего размера, даже в туннелях диаметром в два метра. Моя голова располагалась у самого потолка канализационного туннеля, и мой голос одновременно уходил в пространство и скользил вдоль вогнутых стен, как это происходит в шепчущей галерее. Это была вовсе не акустическая иллюзия — звук действительно перемещался по спирали.

6

Поющие пески

Через год после визита в собор Святого Павла я отправился в Келсо-Дюнс (рис. 6.1) в пустыне Мохаве в Калифорнии; со мной была специалист по звукозаписи Дайана Хоуп, и мы надеялись услышать пение дюн. Келсо — одно из сорока известных мест, где можно услышать это явление[288]. Чарльз Дарвин рассказывал о холме в Чили под названием Эль-Брамадор — местные жители говорили, что он «ревет» или «воет»[289]. Древние китайские тексты описывают праздники в дюнах Минша: «В день туан-ву (праздник дракона в пятый день пятой луны) мужчины и женщины обычно… съезжают вниз… на доске, отчего песок издает громкий звук, похожий на гром»[290].

Дюна начинает петь, когда с нее осыпается песок. Склон должен быть очень крутым, а песок — очень сухим. Но сухой песок по определению сыпуч, и мои ноги с трудом находили опору на поверхности Келсо. Я приготовился к летней жаре в пустыне, но не понимал, что поиск музыкальных дюн будет похож на аэробную тренировку. Мне не хватало воздуха, когда я поднимался на дюну, но приходилось сдерживать дыхание, чтобы не испортить аудиозапись.

Рис. 6.1. Келсо-Дюнс

Я брел по песчаному склону, и звук моих шагов был похож на отрыжку. Это напомнило мне первую часть рассказа Марко Поло. Он писал, что дюны «временами наполняют воздух звуками всевозможных музыкальных инструментов, бьют в барабаны и хлопают в ладоши»[291]. У звуков, которые я производил, не было ничего общего с барабанным боем, но они были явно музыкальными. Каждый шаг, дававшийся мне с трудом, отзывался одиночным гудком, словно туба в руках новичка. Ближе к вершине я уже так устал, что карабкался вверх на четвереньках, исполняя комический духовой квартет.

Отрыжка — это любопытно, но я был разочарован, поскольку дюны не пели в полный голос. Я приехал послушать продолжительный гул, якобы достигающий 110 децибел, как на концерте рок-группы, и слышимый на расстоянии мили[292]. Было уже позднее утро. Ветер затруднял звукозапись, жара становилась невыносимой, и мы спустились с дюны, чтобы повторить попытку на следующий день.

В лагере я еще раз прослушал запись своего телефонного разговора с Натали Вренд из Кембриджского университета, которая изучала поющие пески для своей докторской диссертации. Меня беспокоило замечание Натали, что недавно один из ее друзей приезжал в Келсо и был разочарован звуком. Потом я еще раз просмотрел научные статьи. Я надеялся, что если пойму физику этого явления, то завтра у меня повысятся шансы заставить дюны петь по-настоящему. Ученые согласны, что бурчащий песок является необходимым ингредиентом, но спорят о том, что вызывает громкий гул. Может быть, глубокий слой дюны вибрирует подобно гигантскому музыкальному инструменту? Или песчинки объединяются в синхронизированную лавину?

Во время пения тысячи песчинок образуют стройный хор, распределенный на много метров по поверхности дюны. Такой же протяженный оркестр создают водопады, но в качестве музыкантов в них выступают крошечные пузырьки. Самый громкий водопад, который мне приходилось слышать, — это Деттифосс на ледниковой реке Йёкюльсау-ау-Фьёдлюм в Исландии; он считается самым мощным водопадом в Европе. Много лет назад холодным и мрачным утром мы с женой добирались до него на велосипедах. Дорога была больше похожа на колею, вся в ухабах, а северный ветер гнал холодный воздух из Арктики с такой силой, что временами приходилось останавливаться.

Мы с трудом продвигались вперед, сначала через извилистые вересковые пустоши, а затем через зандровую равнину — пустынную местность с ледниковыми выносами и черными вулканическими отложениями, почти без растительности. Оставив велосипеды, мы осторожно подошли к краю утеса, нависавшего над водопадом шириной более 100 метров и высотой 44 метра[293]. Когда я приблизился к краю обрыва, мне стало страшно: каждую секунду в пропасть низвергались 180 кубических метров воды, и падение означало неминуемую смерть. Непрерывный грохот заглушал наши голоса, и, чтобы услышать друг друга, приходилось кричать. Казалось, шум охватывает весь частотный диапазон, от грома басов до пронзительного шипения. Шум водопадов подавлял и изолировал — подобное воздействие использует ЦРУ для создания сенсорной депривации во время допросов[294].

Вода — простое вещество, однако она способна издавать самые разные звуки: журчание ручья и грохот волн, шум ливня и звон капели. Описывая Йосемитский водопад, американский натуралист Джон Мьюр писал, что вода «словно выталкивается нерегулярными толчками из огромного пульсирующего сердца горы… Внизу водопад… представляет собой шипящую, гремящую и бурлящую массу… У этого величественного водопада самый богатый и мощный голос из всех водопадов долины; его тональность чрезвычайно разнообразна, от резкого шипения и шелеста блестящих дубовых листьев, которые шевелит ветер, и от мягкого приглушенного шепота сосен до самого громкого воя и рева штормового ветра и грома среди утесов высоких гор»[295].

Ученые не один десяток лет пытались понять, как падающая вода, например разбивающиеся о берег волны, создает звук под водой, поскольку этот шум мешал подводным лодкам услышать врага. Но меня интересовало то, что происходит над поверхностью воды, и ученые, к счастью, теперь занялись и этим вопросом.

Лоран Гэлбран из Университета Хериота-Уатта в Шотландии попытался понять, как получить впечатляющий звук от фонтана, затратив минимальное количество воды, чтобы уменьшить энергопотребление. Одновременно Грег Уоттс с коллегами из Брэдфордского университета в Англии исследовал падение воды на скалы и водные поверхности в поисках звуков, наилучшим образом заглушающих транспортные шумы. Записав самые разнообразные звуки, издаваемые водой, они предложили слушателям оценить, насколько приятен каждый звук. Этот эксперимент должен был проходить в акустической лаборатории, не слишком подходящем помещении для эстетических оценок природных звуков воды. Поэтому исследователи установили декорации. Это была терраса, выходящая в сад, с бамбуковыми занавесками, цветами в горшках и садовой мебелью — у испытуемых требовалось создать соответствующее настроение.

После того как участники эксперимента оценили каждый звук, Уоттс пришел к выводу, что худшие из них были похожи на гудение, вроде того, что издает струя воды, уходящая в водосток или слив раковины. Наивысшую оценку получили журчание и плеск, отличавшиеся естественной непредсказуемостью, — такие звуки издает вода, падающая на неровную поверхность, образованную мелкими камешками. В похожих экспериментах Гэлбран обнаружил, что из всех звуков, издаваемых водой, лучше всего успокаивает тихое журчание медленного ручья[296].

Я удивился, узнав, что является источником звука падающей воды. Недавно группа телевизионщиков снимала фильм в безэховой камере моего университета. Аппарат для скоростной съемки следил за каплей, падающей в наполненный водой садок для рыбы. При замедленном воспроизведении обнаруживается любопытная картина. Падение капли приводит к образованию узкого столба воды, поднимающегося с поверхности, а от него во все стороны расходятся круги. Но чтобы понять, как образуется звук, нужно смотреть сбоку, непосредственно под поверхность воды. Расходящиеся волны впечатляют, однако звук создается в основном одним крошечным пузырьком воздуха. Когда нижняя часть капли пробивает поверхность воды, образуется впадина с крошечным воздушным пузырьком. Диаметр пузырька не превышает нескольких миллиметров, и его легко не заметить и очень трудно заснять. Несмотря на маленький размер пузырька, воздух в нем вибрирует, резонирует и генерирует звон, который проходит через воду и распространяется в воздухе.

Вода, падающая на камни, звучит иначе, потому что при этом не образуются подводные пузырьки (если только камни не покрыты слоем воды). И в этом случае понять механизм образования звука проще, если рассматривать одну каплю воды, падающую на камень и разбивающуюся о его поверхность. Когда капля растекается тонким слоем по камню, она воздействует на окружающий воздух, генерируя звук.

Через пару месяцев после того, как телевизионщики снимали падение капли, я узнал кое-что новое об издаваемых водой звуках — от музыканта Ли Паттерсона. Мы встретились в Озерном крае, и Ли рассказал, что в прудах и ручьях Северной Англии он обнаружил подводные звуки, своим богатством способные соперничать со звуками тропических джунглей. Мы поговорили о произведении, которое он собирался создать, вдохновленный записями, сделанными в Озерном крае. «Поток смеющейся воды» должен стать произведением, напоминающим о разрушительном наводнении, которое обрушилось на соседний город Кокермут несколько лет назад. Ли объяснил, как в его работе будут использованы «разные формы энергии, воплощенные в потоке воды, и звук, который является побочным продуктом этого потока»[297].

В день моего приезда он записывал звуки в маленьком, замкнутом, заполненном водой карьере. Это было идиллическое место (если стоять спиной к уродливому бетонному строению) — ослепительное солнце и пение птиц, доносящееся со всех сторон. Ли пользовался простыми самодельными гидрофонами, изготовленными из блестящего серебристого пьезоэлектрического материала, который вырабатывает электрическое напряжение, деформируемый подводными звуковыми волнами; пластины диэлектрика были вставлены в разноцветные пластиковые пробки от бутылок из-под газированных напитков. Ли опустил гидрофоны в воду, включил усилитель и передал мне наушники.

Я услышал неприятное чавканье и хруст. Создавалось впечатление, что какое-то животное пытается жевать мою барабанную перепонку. Звуки издавали головастики, тыкающиеся в гидрофоны в тщетной надежде обнаружить на пробках водоросли. Головастики плавали среди вырабатывающей кислород подводной растительности, и при тщательном выборе места для гидрофонов можно было услышать странное металлическое шипение, словно от жарящегося на сковороде бекона. Этот звук производила тонкая струйка пузырьков, которые поднимались от растений, как пузырьки шампанского в бокале. Оказалось, что растения, использующие фотосинтез, создают потоки пузырьков[298].

Несколько дней спустя я беседовал с Хелен Черски из Саутгемптонского университета, которая изучает механизм формирования звука, возникающего при образовании пузырьков. В ее работе показано, что пузырек выходит из маленького сопла, а звук обусловлен тем, что пузырек, еще не оторвавшийся от сопла, имеет форму слезинки, но, обретая свободу, становится сферическим. Изменение формы вызывает вибрацию пузырька, воздух внутри его резонирует, и формируется звуковая волна. Хелен сомневалась, что тот же процесс имеет место на поверхности водорослей, поскольку естественные пузырьки от фотосинтеза формируются медленнее, и поэтому при их отрыве, вероятно, не наблюдается резкого удара. Она полагала, что я, скорее всего, слышал звук столкновения пузырьков друг с другом или с гидрофонами.

Звук водопада Деттифосс в Исландии можно объяснить, если масштабировать происходящее в одном вибрирующем пузырьке на все огромное количество пузырьков в белом каскаде. Каждый шарик воздуха имеет свои размеры и звенит на собственной частоте. В водопаде миллионы беспорядочных звуков формируют громадный пузырьковый оркестр, который шипит и ревет.

У каждого водопада свой голос. Если в воде преобладают крупные пузырьки, получится низкий ропот. Пузырьки меньшего размера создают шипение, как у Йосемитского водопада, описанного Мьюром. Искажать звук также могут окружающие скалы. Высота водопада Свартифосс на юге Исландии всего 20 метров, а вода низвергается с подковообразных нависающих скал в форме шестиугольных базальтовых колонн. Название Свартифосс переводится как «черный водопад» и обусловлено цветом скал. В тот день, когда я приехал к водопаду, этот цвет подчеркивался пасмурной, дождливой погодой. Но часовая прогулка, даже в дождь, стоила того, поскольку окружающие водопад скалы были не только удивительно красивы, но и усиливали шипение и плеск воды.

Еще один впечатляющий водопад Исландии — это Сельяландсфосс, где вы можете зайти за струю и услышать грохот воды, доносящийся со всех сторон, как от самой струи, ударяющей в озеро, так и отражение звука от скалы. Поток воды неравномерен, и это приводит к колебаниям звука. Если закрыть глаза, создается впечатление, что над головой проходит маленький грузовой состав.

Водопады — довольно распространенное явление, а вот звук приливной волны, которая входит в сужающееся устье реки, удается услышать нечасто. Приливная волна на реке Арагуари в Бразилии на языке индейцев тупи называется pororoca, что переводится как «могучий шум»[299]. Но приливную волну можно увидеть и услышать недалеко от моего дома — на реке Северн у города Глостер в Англии. Ранним туманным утром в сентябре, во время короткого бабьего лета, метеорологи предсказывали большую волну, вызванную сильным приливом после осеннего равноденствия. Когда я бродил по берегу реки и искал подходящее место для наблюдения, то видел несколько серферов, которые готовились ловить волну. Сначала я стоял у края воды, но затем понял, что ил вокруг меня — это результат вчерашнего прилива, и поднялся выше. С приливом шутить нельзя. В Китае 3 октября 1993 г. приливная волна смыла восемьдесят шесть человек[300].

Я все ждал и ждал. Через двадцать минут после предсказанного времени ниже по течению реки послышался рев. Вода начала биться о противоположный берег прямо напротив меня. Это напоминало океанский прибой, но вместо успокаивающего ритма волн, которые разбиваются о берег одна за другой, прилив формировал неумолкающий гул.

По высоте приливной волны устье реки Северн занимает второе место в мире после залива Фанди в Новой Шотландии — весной волна поднимается на 14 метров. Если посмотреть на карту, то можно увидеть, что река Северн имеет извилистое и сужающееся русло. Но на карте не указано, что при удалении от моря глубина реки резко уменьшается. Когда в устье входит огромная приливная волна, воду гонит вверх по сужающемуся каналу, который становится все мельче и мельче. Избыток воды может направляться только вверх по течению, и в результате образуется приливная волна.

Самое сильное впечатление производит первая волна, но если вы уйдете слишком рано, то пропустите звук «детей», вторичных волн, которые следуют за основной. Эти волны прибывают минут через тридцать после основной, и об их силе можно судить по тому, что они приносят с собой целые деревья и другой мусор. Волны ударяются о берег, создавая грохот, сопровождающийся бурлением и гулом огромной массы движущейся воды, — получается смесь прибоя на пляже и звука воды, уходящей в городской водосток.

По силе звука приливной волны река Северн занимает пятое место, уступая, например, волне pororoca в Бразилии. Китайский поэт Юань так описывал прилив на реке Цяньтан: «Словно 10 000 лошадей вырвались из загона и бьют в небесный барабан, и 56 огромных легендарных черепах перевернулись, обрушив снежную гору»[301]. В 1888 г. У. Усборн Мур, капитан Королевского флота, использовал более понятные для европейцев термины: «Тихой, безветренной ночью волну можно услышать с расстояния 14 или 15 миль, за час и двадцать минут до ее появления. Шум нарастает постепенно, пока волна не проходит мимо наблюдателя на берегу с ревом, лишь немного уступающим грохоту порогов ниже Ниагары»[302].

Юбер Шансон изучал акустику приливной волны неподалеку от Мон-Сен-Мишель на севере Франции[303]. Грохот основной волны вызван пузырями, образующимися в воде, а высокие частоты — ударами волн о скалы и быки моста. Преобладают низкие частоты в диапазоне от 74 до 131 Гц, что соответствует нижней октаве фортепиано.

Если писателю требуются эпитеты для описания звука приливной волны, ему стоит обратить внимание на стихотворение английского поэта-романтика Роберта Саути «Лодорский водопад» (The Cataract of Lodore). Для описания Лодорского водопада в английском Озерном крае в стихотворении, сочиненном в начале XIX в., используется такой прием, как звукоподражание. Длиной более ста строк, оно, вероятно, включает весь возможный набор деепричастий для описания движущейся воды: «Кипя, / Шипя, / Журча, / Ворча… Мелькая, шурша…»[304] Но вода разговаривает с нами не только с помощью водопадов и довольно редких приливных волн; мы получаем огромное удовольствие от тихих и умиротворяющих звуков, таких как журчание ручья. Примечательно, что и в ревущей приливной волне, и в неспешно струящемся ручье крошечные пузырьки воздуха создают звук на частотах, к которым наш слух наиболее чувствителен. Похоже, физика полностью соответствует романтической поэзии Саути. Но, возможно, это не просто совпадение. Быть может, наш слух в процессе эволюции сформировался для того, чтобы различать частоты, издаваемые движущейся водой. В конце концов, если бы наш слух работал в другом частотном диапазоне, мы не слышали бы воду — вещество, необходимое для выживания.

Частота плеска падающей в воду капли может быть вычислена по радиусу формирующегося воздушного пузырька. Существует также математическая зависимость между размерами и частотой звучания замерзшей воды. Во время нашей поездки в Исландию мы с женой побывали на южном побережье, где от ледника Брейдамеркурйокудль откалываются айсберги и уплывают в лагуну Йокулсалон. Глыбы неправильной формы, яркий голубой цвет которых кажется неестественным, разламываются и дрейфуют к морю или выбрасываются волнами на черные вулканические пляжи. Туристы ненадолго останавливаются в этом месте, фотографируют или садятся в лодку, чтобы рассмотреть айсберги вблизи, а затем едут дальше по кольцевой дороге. Мы решили разбить лагерь на берегу лагуны. Ночью, когда стих шум от машин и лодок, мы слушали мелодичный перезвон. Маленькие обломки льда слегка покачивались на плещущих волнах, ударялись друг о друга и исполняли ритмичную музыку, напоминающую звон бубенцов.

Частота звука зависит от размера льдинок, что демонстрирует норвежский барабанщик и композитор Терье Исунгсет с помощью своего ледяного ксилофона. Через много лет после путешествия в Исландию я отправился в Королевский Северный колледж музыки в английском Манчестере, чтобы послушать инструменты, названные Исунгсетом «единственными, которые можно выпить после того, как сыграешь на них»[305]. Этот музыкант с внешностью норвежского викинга и с густыми всклокоченными волосами во время концерта одет в парку. Волнующие звуки его музыки напомнили мне о путешествии в Норвегию.

На концерте было холодно — как скандинавским летом. Даже если принять все меры предосторожности, музыкальные инструменты быстро таяли. Ассистент в толстой зимней куртке и перчатках выносит ледяную трубу или пластины ксилофона. После окончания концерта он быстро заворачивает инструменты и уносит их в морозилку.

Ледяная труба звучит громко. Мундштук у нее не изо льда, чтобы губы Терье не примерзали к инструменту. У трубы простой звук, как у охотничьего рожка, и я вспоминаю о морских раковинах, которые я однажды слышал в Мадриде. С точки зрения акустики материал духового инструмента не имеет значения — необходимо только, чтобы он был твердым, о чем говорилось в главе 4. Раковина, рог и лед — разные материалы, но для звуковой волны, распространяющейся по каналу инструмента, они совершенно одинаковы, то есть воздухонепроницаемы. Значение имеет размер канала и движение губ музыканта. Научные измерения показали, что морские раковины характеризуются экспоненциальным распределением частот как у валторны, что создает характерный тембр, помогает усиливать и излучать звук[306]. Думаю, ледяная труба использует тот же принцип.

У ксилофона было пять пластин на ледяной раме, и излучаемые ими частоты определялись их размерами. Пластины вырезали изо льда норвежского озера с помощью цепочной пилы, тщательно обработали, а затем доставили в Англию. В отличие от трубы материал ксилофона очень важен, поскольку лед активно вибрирует. Колебания пластины передаются молекулам воздуха, создавая звуковые волны, которые по воздуху передаются слушателям. Воздух в раме также резонирует, усиливая колебания воздуха в зале и увеличивая громкость звука.

Терье не мог использовать любой старый лед. Ему требовался лед с подходящей микроскопической структурой. Вот как об этом говорит сам Терье: «Если у вас есть 100 кусков льда, все они будут звучать по-разному. Возможно, у трех звук окажется фантастическим»[307]. Микроскопическая структура пластины зависит от того, насколько чистой была замерзшая вода, а также от условий образования льда, особенно температуры окружающей среды, которая определяет скорость замерзания. Предпочтительнее медленное замерзание, поскольку в этом случае формируется регулярная кристаллическая структура с меньшим количеством дефектов и звук ледяной пластины получается звонким, а не глухим.

Звучание ледяного инструмента было типичным для ксилофона, но я сразу же определил, что его пластины изготовлены не из дерева или металла. Они звенели, как пустые стеклянные бутылки, по которым ударяют мягким молоточком. Чистые и прозрачные ноты как нельзя лучше соответствовали материалу. Однако эти два прилагательных — чистые и прозрачные — могут служить свидетельством того, как на оценку слуховых ощущений влияет то, что мы видим. Какой еще звук может издавать прозрачная пластина? Только прозрачный[308].

Ученые выяснили, что мы можем на слух различать материалы пластин только в том случае, если они обладают существенно разными физическими свойствами, например дерево и металл[309]. Слушатели ориентируются на длительность звука. Внутреннее трение в зернистом дереве выше, чем в металле, поэтому колебания в дереве затухают быстрее. Вот почему ксилофон из розового дерева «тренькает», а металлический глокеншпиль звенит.

Мелодичный звон ледяного ксилофона совсем не похож на треск, гул и свист, который слышат рабочие, вырезающие из замерзшего озера лед для инструментов Терье. Когда над озером восходит солнце, лед нагревается и начинает трещать, а вечером, остывая, хрустит и поет. Это звуковое отображение тех сил, которые формируют нашу планету. С помощью гидрофонов ученые измеряют звук этих природных процессов, чтобы оценить толщину ледяного покрова в Арктике[310].

Намереваясь больше узнать о невероятном диапазоне естественных звуков, издаваемых льдом, — треске, шипении, глухих ударах и звуке лопнувшей струны, — я встретился с музыкантом Питером Кьюсаком в одном из шумных кафе Манчестера. Питер принадлежит к акустической интеллигенции — говорит тихо, а его описания исключительно точны. Он рассказал мне о десяти днях, которые провел на озере Байкал в Сибири, записывая его звуки. Это озеро, которое называют «жемчужиной Сибири», содержит около 20 % мировых запасов пресной воды — больше, чем все североамериканские Великие озера вместе взятые. Весной толстый лед постепенно тает, и на нем образуются потоки воды. Толстые куски в форме сосулек откалываются от ледяного щита и плавают в воде, подталкиваемые водой и ветром. Миллионы этих ледяных осколков сталкиваются, создавая, как выразился Питер, «звенящий, мерцающий и шипящий звук»[311].

На другом краю земли, в море Росса в Антарктике, Крис Уотсон записал похожее превращение ледника в морскую воду, используя гидрофоны, опущенные под воду или внедренные в толщу ледника. Море Росса — это глубокий залив Южного океана, где базировались первые исследователи Антарктики, в том числе Скотт, Шеклтон и Амундсен. Крис описывал, как огромные глыбы льда, некоторые величиной с дом, откалывались от ледника и падали в замерзшее море. Звук откалывающихся глыб был резким, как выстрел из пистолета. Трение сползающего в море льда создавало «необычные скрипящие звуки… похожие на электронную музыку 1950-х или начала 1960-х гг.»[312]. Внешне лед казался молчаливым и неподвижным, но гидрофоны Криса улавливали активное движение внутри. В процессе дальнейшего превращения подтаявший лед издавал хруст и треск. «Это один из самых впечатляющих звуков, которые мне приходилось слышать, потому что ты понимаешь, что это такое», — объяснял Крис. Южный океан с расстояния десятков миль двигал свою огромную массу льда, заставляя ее ломаться.

Если пройти по толстому льду озера, можно услышать реверберирующие раскаты — признак смещения льда. На более тонком льду ударившийся о поверхность камень порождает необычные высокие звуки. Как-то раз зимним днем, катаясь на горном велосипеде по тропинкам леса Ландегла на севере Уэльса — это было вскоре после концерта ледяной музыки, — я наткнулся на замерзшее озеро с тонким льдом толщиной около 5 сантиметров. Скользящие по поверхности камни издавали череду звуков, похожих на звук лопнувшей струны или на выстрел из лазерного ружья в научно-фантастическом фильме. Звуки казались какими-то неземными из-за резкого падения тональности — такое глиссандо редко встречается в повседневной жизни.

Каждый раз, когда камень ударялся о твердую поверхность, по льду пробегала короткая вибрация и колебания излучались в воздух в виде резкого звука. В воздухе разные частоты распространяются с одинаковой скоростью и поэтому приходят одновременно. Но во льду картина меняется. Высокие частоты передаются быстрее и приходят первыми, а уже вслед за ними более медленные низкие частоты — так формируется глиссандо. Такая же картина наблюдается в длинных тросах. Когда звукорежиссер Бен Бёртт придумывал эффекты для «Звездных войн», то звук лазерной пушки он создал на основе записи ударов молотка по туго натянутому тросу, удерживающему антенную мачту[313].

По мнению шведского акустика и конькобежца Гуннара Лундмарка, высокий звук, издаваемый льдом, можно использовать для проверки толщины и надежности льда на замерзших озерах. Когда конек скользит по поверхности, во льду возникают слабые колебания, генерирующие звук, основная частота которого определяется толщиной замерзшего слоя воды. Вы не услышите звук от собственных коньков, поскольку он направлен в стороны, но чужие коньки можно услышать на расстоянии около 20 метров. Лундмарк провел ряд измерений, чтобы проверить это предположение: «Мой помощник, мой легкий маленький сын… бил по льду топориком, а я… записывал звук с помощью микрофона и мини-диска, стоя в безопасном месте»[314]. Лундмарк пришел к выводу, что если частота приближается к 440 Гц (в музыкальных терминах это нота ля, по которой настраивается оркестр), то лед в большинстве случаев безопасен, но если частота чуть выше — скажем, 660 Гц (или нота ми через пять белых клавиш вправо на клавиатуре фортепьяно), — в этом случае толщина льда не превышает 5 сантиметров и ступать на него опасно. Однако, чтобы воспользоваться звуковыми свойствами льда, конькобежец должен на слух различать ноты, а на это способны только люди с абсолютным слухом. Немузыкальным любителям коньков придется определять толщину льда другим способом.

В случае со льдом имеет место однозначная зависимость частоты шума, создаваемого льдинкой, от ее размера. То же самое справедливо для воздушных пузырьков в воде. Но можно ли выявить похожую математическую зависимость между размерами песчинок и частотой пения дюн? Вполне логичное предположение, поскольку такая связь существует для большинства источников звука: скрипка, например, меньше контрабаса. Однако по поводу влияния размера песчинок на голос дюны разгорелись жаркие споры, и имеющиеся данные не позволяют прийти к однозначным выводам. Лабораторные эксперименты, проведенные Симоном Дагуа-Бои и его коллегами из Университета Париж VII имени Дени Дидро во Франции, возможно, склонили чашу весов в пользу гипотезы, что частоту пения дюны действительно определяет размер песчинок. Дагуа-Бои взял песок из дюны в окрестностях Аль-Ашхары в Омане и показал, что если песок просеять, разделив песчинки разного размера, то звук меняется. До просеивания размер песчинок составлял от 150 до 310 микрон и они генерировали гудение на частоте от 90 до 150 Гц. Когда песок просеяли, чтобы отделить частицы приблизительно одинакового размера, от 200 до 250 микрон, слышалась чистая нота на частоте 90 Гц[315].

В начале XX в. путешественник Айме Чиффли во время 16 000-километрового путешествия верхом из Аргентины в Вашингтон провел ночь на поющей дюне на побережье Перу. Он вспоминал, что местные жители предупреждали его, что «песчаный холм… посещают призраки и что каждую ночь умершие индейцы пляшут там под звук барабанов. Они рассказали ему так много историй, от которых кровь стынет в жилах, что он стал думать, что ему повезло остаться в живых»[316]. Неудивительно, что необъяснимые природные звуки окружены многочисленными легендами. Кэмпбелл Грант, изучавший наскальные рисунки Северной Америки, отмечает, что среди них часто встречается изображение буревестника. «Считалось, что грозу вызывает огромная птица; гром — хлопая крыльями, а молнию — открывая и закрывая глаза»[317].

У грома можно различить две отчетливые акустические фазы: треск и раскаты. Их в точности воспроизводит звуковой эффект, впервые записанный в 1931 г. для фильма «Франкенштейн» (Frankenstein). Этот звук пугал многих киногероев — Губку Боба Квадратные Штаны, Скуби-Ду, Чарли Брауна. Его так часто использовали все эти годы, что если на экране появлялся дом с привидениями в грозу, то его обязательно сопровождала эта запись[318]. На самом деле этот гром довольно смирный, и мне приходилось слышать настоящие грозы, которые пугали меня гораздо сильнее. Помню, я однажды проснулся от такого громкого треска, что решил, что в дом молния попала. Голливудский звукорежиссер Тим Гедемер объяснил мне, что если нужно воспроизвести в фильме мощный удар грома — когда сотрясается земля и освещается все небо, а «душа уходит в пятки», — то одной записи природной стихии для этого недостаточно. Можно начать с реального звука, но затем он добавил бы звуки, отсутствующие в грозе, чтобы зрителя «пробирало до печенок»[319].

В детстве меня научили определять время между вспышкой молнии и раскатом грома, чтобы оценить, как далеко ударил электрический разряд. Вычисления используют тот факт, что скорость звука гораздо меньше скорости света. Звук распространяется со скоростью около 340 метров в секунду, и 3-секундная пауза между молнией и громом указывает, что гроза бушует приблизительно в 1 километре от вас (5 секунд указывают на расстояние в 1 милю). То есть я никогда не сомневался, что причиной грома служит молния, однако вплоть до XIX в. эта причинно-следственная связь считалась не столь очевидной. Греческий философ Аристотель, первым применивший научные методы для исследования природных явлений, был убежден, что гром обусловлен выбросом горючего пара из облаков. Бенджамин Франклин (один из отцов-основателей Соединенных Штатов), римский философ Лукреций и француз Рене Декарт, один из основоположников современной физики, — все они считали, что раскаты грома вызваны столкновением облаков. Одна из причин, по которым молнию не связывали с громом, — трудности в исследовании этого явления. Невозможно точно предсказать, где и когда возникнет молния, и поэтому измерения зачастую производились на большом удалении от грозы.

После вспышки молнии мы сначала слышим взрыв, один из самых громких звуков, производимых природой. Максимум последующих раскатов обычно приходится на частоту 100 Гц, а длительность их может составлять десятки секунд. Электрический разряд молнии формирует канал ионизированного воздуха, температура в котором может превышать 30 000 °C. В результате создается огромное давление, в тысячу раз больше атмосферного, и этот перепад порождает ударную волну, сопровождающуюся звуком[320].

Молния, ударяющая в землю, имеет зигзагообразную форму. Если бы она распространялась по прямой, мы слышали бы треск, но не раскаты. Каждый поворот этого зигзага — приблизительно через 3 метра — порождает звук. Все вместе эти звуки соединяются в характерные громовые раскаты. Длительность раскатов велика, поскольку молния проходит несколько миль, и требуется определенное время, чтобы до нас дошел звук от многочисленных поворотов, распределенных в пространстве[321].

Ударные волны также могут быть причиной загадочного грохота, который можно услышать в разных уголках земли. Этот звук носит красочные названия: Seneca guns («пушки Сенеки») вблизи от озера Сенека в горах Катскилл в штате Нью-Йорк, mistpouffers («лягушачья отрыжка») на побережье Бельгии и brontidi («громыхание») в Итальянских Апеннинах[322].

В начале 2012 г. жители небольшого города Клинтонвилл в штате Висконсин подумали, что слышат отдаленные раскаты грома, когда проснулись ночью, почувствовав, как трясется дом. Одна из очевидцев, Джолен, рассказывала в интервью газете Boston Globe: «Муж решил, что это круто, но мне так не казалось. Это была не шутка… Я не знала, что это, но мне хотелось только одного — чтобы это прекратилось»[323]. Причиной звуков была серия слабых землетрясений, что подтвердила сейсмическая служба[324]. Чарльз Дэвисон в 1938 г. расспрашивал свидетелей подобных слабых землетрясений — они сравнивали звуки с далекой канонадой или взрывами, грохотом падающих камней, морским прибоем, приглушенной барабанной дробью и громким гомоном летящей стаи куропаток[325].

Подобно НЛО, многие громкие звуки могут быть объяснены естественными причинами. В апреле 2012 г. жуткий грохот в Центральной Англии был вызван парой реактивных истребителей «Тайфун». Пилот вертолета случайно нажал тревожную кнопку, подав сигнал, что его машину угнали, в результате чего истребители были вынуждены преодолеть звуковой барьер, чтобы догнать вертолет. Когда самолет летит относительно медленно, звуковые волны распространяются во все стороны со скоростью звука. Похожие волны расходятся по воде от медленно движущегося судна. Но когда самолет ускоряется до скорости звука, приблизительно 1200 километров в час, звуковые волны уже не могут опередить его. Они сливаются и образуют ударную волну, которая тянется за самолетом в форме буквы «V», как след от быстроходного катера. Самолет создает непрерывный звук, но люди на земле слышат ударную волну один раз. Вот что рассказывал один из свидетелей маневра истребителей «Тайфун»: «Звук был очень громким, так что вздрогнула вся комната и зазвенели бокалы на полке… Это было странно, но продолжалось недолго»[326]. (Иногда слышится двойной хлопок — от ударных волн, исходящих от носа и от хвоста самолета.)

Как бы то ни было, звуковой удар покажется тихим по сравнению с самым громким природным звуком, который когда-либо слышали люди: взрывом вулкана Кракатау в Индонезии в 1883 г. Один из свидетелей, капитан Сэмпсон с английского судна Norham Catle, писал:

Я пишу это в полной темноте. На нас обрушился непрекращающийся дождь из пемзы и пыли. Грохот взрывов так силен, что у половины моей команды лопнули барабанные перепонки. Мои последние мысли обращены к дорогой жене. Думаю, настал Судный день[327].

Капитан Сэмпсон находился всего в нескольких десятках миль от индонезийского вулкана. Взрыв был настолько мощным, что его звук слышали на острове Родригес посреди Индийского океана, в 5000 километров от Индонезии. Начальник полиции на Родригесе, Джеймс Уоллис, отмечал: «Несколько раз за ночь… приходили сообщения, что на востоке слышался звук, похожий на далекие выстрелы из тяжелых орудий». Для звука это огромное расстояние — примерно как от Лондона до Мекки в Саудовской Аравии[328].

Я помню информационные сообщения о взрыве горы Сент-Хеленс в штате Вашингтон в 1980 г. Если бы звук взрыва был таким же мощным, как при извержении Кракатау, его можно было бы услышать по всей северной части США и в Ньюфаундленде на восточном побережье Канады.

Звук взрывов от Кракатау был слышен на огромном расстоянии, но другие, неслышные звуки распространяются еще дальше. Вулканические взрывы генерируют мощный ультразвук, то есть звук низкой частоты, недоступный человеческому слуху. (Нижний порог слышимости приблизительно 20 Гц.) Барометры по всему миру зарегистрировали инфразвук от Кракатау, показав, что инфразвуковые волны обогнули земной шар семь раз, пройдя расстояние около 200 000 километров, прежде чем ослабли до такой степени, что приборы перестали их чувствовать.

В наше время ученые следят за инфразвуковым излучением вулканов, чтобы предсказывать и классифицировать вулканические взрывы — в дополнение к измерению колебаний почвы с помощью сейсмометров. Характер ультразвука определяют процессы, происходящие в земных недрах, и это дает уникальную возможность понять, что происходит в вулкане, находясь на безопасном расстоянии.

Вулканы издают и другие, не такие громкие, но хорошо слышимые звуки — хлопки лопающихся пузырей, шлепки выплескивающейся на камни магмы, шипение и рев вырывающихся из-под земли струй газа. Услышать все это, не подвергая себя опасности рядом с действующим вулканом, можно в активной геотермальной зоне.

Исландию часто называют наглядным пособием по геологии, которое позволяет услышать звуки, отражающие те силы, что формируют облик Земли. Остров расположен на Срединно-Атлантическом хребте, между Североамериканской и Евроазиатской тектоническими плитами. Расходящиеся плиты формируют ландшафт острова с помощью землетрясений и вулканической активности; местность здесь усеяна туфовыми конусами, бугристыми лавовыми полями и трещинами. В долине Хверир земля персикового цвета выглядит так, словно страдает от хронической угревой сыпи желтого цвета. В нос бьет неприятный серный запах, и туристы должны смотреть под ноги, чтобы не провалиться по колено в обжигающую жижу.

То тут, то там попадаются доходящие до пояса пирамиды из камней, гравия и земли, которые угрожающе шипят, выпуская пар, — такое впечатление, что они готовы взорваться в любую секунду. Грунтовые воды просачиваются в глубину приблизительно на полмили, нагреваются магмой и с силой вырываются на поверхность в виде перегретого пара с температурой около 200 °C. Пар, с большой скоростью выходящий из отверстий, вызывает колебания воздуха. В результате возникают невидимые завихрения, которые издают шипящий звук. Эти маленькие вихри можно представить как крошечные версии Большого Красного Пятна на Юпитере или торнадо.

В других местах бурлят и булькают воронки с серой грязью. Они кажутся живыми: одни пузырятся, как густой и вязкий гороховый суп, другие бурлят и брызгают, подобно неаппетитной овсяной каше на сильном огне. Почти регулярный ритм некоторых воронок похож на музыку, проигрываемую в ускоренном темпе. Сернистый водород не только имеет неприятный запах, но и способствует образованию жидкой грязи в булькающих воронках, поскольку серная кислота растворяет камни[329]. Жижа из воронок подбрасывается в воздух струями перегретого пара и с громким шлепком возвращается обратно. Никто из ученых не исследовал акустику воронок с грязью, но я полагаю, что источником звука в них служат пузыри, как в водопадах.

Пытаясь найти статьи по акустике грязевых воронок, я связался с Тимом Лейтоном из Саутгемптонского университета. Тим похож на взрослого Гарри Поттера — только он специализируется на пузырях, а не на зельях. Он не изучал грязевые воронки, но упоминал о модели гейзера, которую сконструировал в возрасте двенадцати лет, используя сжатую кипящую воду. Каждые три минуты гейзер выстреливал струей воды на высоту 2–3 метров. «К сожалению, — жаловался Тим, — тогда я еще не знал, что нужно написать статью и отправить ее в научный журнал. Но теперь я повторил свой опыт в лаборатории, прямо под моим кабинетом»[330].

Слово гейзер происходит от названия источника Большой Гейсир на западе Исландии. К сожалению, Большой Гейсир не выбрасывал струю уже несколько десятков лет, но рядом с ним находится Строккюр, струя из которого поднимается на высоту 30 метров с периодичностью в несколько минут. Толпа людей у веревочного ограждения взволнованно переговаривается на разных языках — все пытаются предугадать, когда произойдет выброс. Первый признак — это купол воды, поднимающийся из отверстия в земле и дрожащий подобно гигантской круглой медузе; затем из него с шипением вырывается высокий фонтан пара и горячей воды. Когда вода ударяется о землю, она бурлит и шипит, как морской прибой.

Гейзеры встречаются редко, потому что для них требуется необычное сочетание условий: подземные естественные каналы с водонепроницаемыми стенками, вода для наполнения этих каналов и геотермальное тепло. Перегретая вода поступает в каналы снизу, а более холодные грунтовые воды — сверху. Давление холодной воды позволяет нижнему слою нагреваться до высокой температуры не закипая. Когда каналы заполняются, над Строккюром появляется водяной купол. Внутри неизбежно образуются пузырьки пара, которые выталкивают небольшое количество воды из отверстия гейзера. Это приводит к понижению давления на глубине и взрывному превращению перегретой воды в пар. Пар выбрасывает столб воды из отверстия гейзера, формирует высокую струю[331].

Многие удивительные природные звуки вроде тех, что издает гейзер Строккюр, можно услышать только в необитаемых местах. За несколько лет до путешествия в пустыню Мохаве я наткнулся на музыкальный песок на пляже Уайтхэвен-Бич на австралийском острове Уитсандей, но по сравнению с басом Келсо его голос звучал как сопрано. Горячий, ослепительно-белый песок австралийского пляжа визжал на гораздо более высокой ноте, в частотном диапазоне 600–1000 Гц. На этот звуковой эффект я натолкнулся неожиданно, во время отпуска, и получил удовольствие, бродя по пляжу и пытаясь извлечь самый громкий визг. Нечто подобное Чарльз Дарвин слышал в Бразилии: «Я заметил, что всякий раз, когда моя лошадь ступала по мелкому кремнистому песку, слышался слабый чирикающий звук»[332]. Этот высокий звук встречается чаще, чем низкое гудение дюн, и в Австралии даже есть место под названием Squeak Beach (Визжащий пляж).

Тот факт, что визжащий пляж или гудящая дюна издают отдельные ноты, которые можно воспроизвести голосом, указывает на скоординированное движение песчинок. Если частички песка движутся беспорядочно, то звук будет больше похож на шелест листьев во время листопада. В начале пасторального романа Томаса Гарди «Под деревом зеленым» (Under the Greenwood Tree) описывается разнообразие звуков, возникающих в лесу от ветра:

Тому, кто вырос в лесу, каждое дерево знакомо не только по внешнему виду, но и по голосу. Когда налетает ветер, ель явственно стонет и всхлипывает, раскачиваясь под его порывами; падуб скрежещет, колотя себя ветками по стволу; ясень словно шипит, весь дрожа; бук шелестит, вздымая и опуская свои плоские ветви. Даже зима, хоть она и приглушает голоса тех деревьев, которые сбрасывают листву, не лишает их своеобразия[333][334].

Ученые, в частности Оливер Фегент из Швеции, изучали разные механизмы формирования этих звуков[335]. У деревьев, которые сбрасывают листву, таких как описанный Гарди ясень, листья и ветки ударяются друг о друга, когда дерево раскачивается от ветра, в результате чего листья вибрируют и шелестят. Ясень довольно точно воспроизводит звук накатывающих на берег волн[336]. Когда ветер усиливается, звук становится громче, но основная частота — как это ни удивительно — не меняется.

Фегент хотел выяснить, может ли шелест листьев замаскировать свист лопастей ветрогенератора. Большинство ветряных двигателей работают очень тихо, но в отдаленных местах других звуков мало, и они не могут заглушить даже слабое жужжание лопастей. Фегент пришел к выводу, что лучшим из проверенных им лиственных деревьев является осина, звук которой на 8–13 децибел громче, чем у ясеня или дуба. Повышение громкости на 10 децибел удваивает воспринимаемую громкость — то есть шелест осины будет восприниматься в два раза громче, чем шелест других деревьев. Однако у лиственных пород имеется один недостаток: зимой они сбрасывают листья и не могут шелестеть.

Создавать шум круглый год способны вечнозеленые растения. У подножия дюн Келсо я слышал, как ветер свистит в иглах тамариска. Звук становился то тише, то громче, но это не была отдельная нота, которую извлекают из музыкальных инструментов. Скорее это было похоже на звук, который издает ребенок, учащийся свистеть: основной тон различить можно, но он хриплый и непостоянный. Шелест создается движением воздуха между иглами — подобно тому, как гудят телеграфные провода. (Механизм возникновения эолового звукового ряда рассматривается в главе 8.) Каждая иголка создает звук, тон которого зависит от скорости ветра и диаметра иголки. Тысячи этих слабых звуков соединяются, порождая стоны и всхлипы, описанные у Гарди. Эксперименты Фегента с елью и сосной показали, что при умеренном ветре силой 6,3 метра в секунду частота звука составляла 1600 Гц, что соответствует верхней границе диапазона флейты. Удвоение силы ветра приводит к тому, что частота свиста повышается приблизительно на октаву, до 3000 Гц — это уже диапазон малой флейты.

Описание стонущих деревьев у Гарди очень точное, поскольку при естественном ослаблении ветра частота звука падает и он становится похожим на голос скорбящего человека. На мой взгляд, свист тамариска слишком высокий и не похож на стоны — в отличие от казуарины, которая встречается в Австралии. Обвислая крона, состоящая из тонких веточек, издает жутковатый вой, идеальный звук для фильма о доме с привидениями. Натуралист Мел Уорд, который несколько месяцев провел на Большом Барьерном рифе, писал об «убаюкивающей музыке моря и поющих деревьев»[337]. К сожалению, сегодня казуарина почти не встречается в туристических местах, а «кондиционеры, музыка и другие бытовые удобства заглушают, частично или полностью, звуки природы». У меня тамариск вызывает воспоминания о школьных каникулах. Теперь я понимаю, что свистящий звук, ассоциирующийся с поездками на море в детстве, создается ветром, теребящим кусты на морских утесах.

В рукотворных сооружениях ветер может порождать неприятные звуки. Построенная в 2006 г. 171-метровая башня Битхэм в английском Манчестере периодически попадает в заголовки местных газет, поскольку воет от ветра. Однажды звук достиг такой громкости, что помешал съемкам «Улицы Коронации» (Coronation Street), самой длинной мыльной оперы в мире. (Съемочная площадка находится всего в 400 метрах от башни)[338].

С верхнего этажа небоскреба поднимается башенка из стеклянных панелей, установленных на металлическом каркасе. Эта надстройка делает башню самым высоким жилым зданием в Европе, но именно она является источником свиста. При сильном ветре движение воздуха у кромок стеклянных панелей создает вихри. Эти вихри являются следствием беспорядочного изменения давления — точно такие же вихри, только крупнее, трясут самолет. Поскольку звук представляет собой перепад давления воздуха, то эти вихри генерируют звук (то же самое происходит, когда флейтист дует поверх мундштука инструмента). В 2007 г. было найдено временное решение проблемы — покрыть стеклянные кромки слоем пенопласта, предотвращающего образование вихрей. В конце того же года добавили алюминиевую окантовку, которая предотвращает свист при умеренном ветре, однако во время бури здание по-прежнему гудит[339].

Вихри от ветра часто образуются на таких сооружениях, как мосты, ограждения или здания, но звук от них обычно тихий, практически неслышный. Башня Битхэм будила местных жителей, что вызвало поток жалоб в муниципалитет. Для такого громкого звука необходим резонанс. У флейты громкость звучащей ноты усиливает резонанс воздуха внутри инструмента. У башни Битхэм резонанс был обусловлен наличием воздуха в промежутках между множеством параллельных стеклянных панелей[340].

При небольшой скорости ветра звук вихрей, образующихся у кромки стекла, лежит ниже резонансной частоты сооружения и башня молчит. Это обстоятельство указывает на одно из возможных решений проблемы: изменить размер стеклянных панелей и расстояние между ними так, чтобы конструкция не начинала резонировать при сильном ветре. Этот метод позволил устранить свист Сити-спайр-центра в Нью-Йорке. Звук был настолько громким, что управляющим агентам выписали штраф, хотя и на смешную сумму — в 220 долларов[341]. Частота звука была на октаву выше среднего до, и он напоминал звук противовоздушной сирены времен Второй мировой войны. Его источником служили башенки, из которых состоял купол на верхушке здания. Удалив половину башенок, удалось снизить резонансную частоту в два раза — и проблема была решена.

Мой ночной визит в окрестности башни Битхэм начался неожиданно. Лениво бродя по интернету перед сном, я обратил внимание на твиты людей, жаловавшихся, что их разбудил гул. Одно из сообщений, от инженера-акустика, содержало конкретные цифры, 78 децибел в 100 метрах от основания башни, что эквивалентно звучанию саксофона-тенора на средней громкости, если подойти к нему вплотную[342]. Выйдя в сад, я услышал слабый гул. Что это: башня, шум от близлежащей дороги или отдаленный звук вертолета? Я натянул на пижаму верхнюю одежду, схватил диктофон, запрыгнул в машину и поехал в город. Не обращая внимания на холодный зимний ветер, я открыл люк и направил микрофон в ночное небо, чтобы записать гул.

Мне сразу же стало ясно, что именно этот звук я слышал у себя в саду — значит, он преодолел не менее 4 километров по городу. В то же время сильный ветер мешал получить качественную запись. Порывы ветра создавали вихри вокруг микрофона; процесс, заставлявший башню петь, портил мою запись. Я прикрыл верхушку микрофона пенопластовым козырьком, чтобы решить проблему, но при таком сильном ветре толку от этого было мало.

Гул усиливался и ослабевал синхронно с порывами ветра. Звук был не слишком приятным — протяжное пение басов музыкального инструмента, отчетливый тональный звук на частоте 240 Гц (примерно нота си ниже среднего до). Нота явно выделялась на фоне шума транспорта, и, наверное, именно поэтому звук так раздражал горожан. Нашему слуху трудно не обращать внимания на звуки, которые попадают в речевой диапазон, поскольку они могут нести полезную информацию. Даже гласные в нашей речи часто произносятся напевно, на одной ноте. Знание этого факта позволило звукорежиссерам «Улицы Коронации» найти выход из трудного положения. Добавив к звуковой дорожке тихий шум с широким частотным диапазоном — для этого прекрасно подходит отдаленный гул оживленной улицы, — они замаскировали гудение звуками, которые не привлекают внимания слушателя.

Однако, подобно тому как бурчание песка служит только отправной точкой звука, свист ветра среди стеклянных кромок на башне Битхэм — это лишь начальный импульс. Звуки, издаваемые и песком, и ветром, требуют усиления. Механизм усиления звука в дюнах до сих пор неясен. Согласно одной из теорий, все дело в слое сухого сыпучего песка толщиной около 1,5 метра поверх более плотного материала внизу.

Натали Вренд объяснила мне, что гипотеза двух слоев принадлежит руководителю ее докторской диссертации, Мелани Хант из Калифорнийского технологического института. Чтобы проверить теорию Хант, Натали провела полевые измерения на разных дюнах на юго-западе США. Для выявления глубинных структур она обратилась к геофизике, применив георадар и сейсмическое оборудование. Она также использовала бур диаметром 1 сантиметр, чтобы взять образцы песка. Бур легко преодолевал первые 1,5 метра песка, но потом земля становилась твердой как бетон: «Мы поручили работать с буром самому большому и мускулистому парню; он изо всех сил бил по нему молотком, но не мог проникнуть глубже»[343]. Образец верхней части этого очень твердого слоя показал, что песчинки спаяны вместе углекислым кальцием, что создает непроницаемый для звука барьер.

Верхний слой сыпучего песка играет роль волновода для звука — точно так же оптические волокна проводят свет. Осыпающийся песок генерирует разные частоты. Волновод выделяет и усиливает одну определенную ноту. Аналогичным образом, среди стеклянных панелей башни Битхэм ветер генерирует звуки разной частоты. Резонанс воздуха между стеклянными панелями избирательно усиливает отдельные ноты, создавая хорошо слышимый гул.

Тем не менее другие специалисты сомневаются в необходимости двухслойной дюны. Симон Дагуа-Бои вместе с коллегами воссоздал протяжный звук дюны в лаборатории, скатывая небольшое количество песка по наклонной плоскости, изготовленной из толстой тяжелой доски из прессованных опилок, обтянутой тканью. Согласно их теории, песок синхронизируется при осыпании — песчинки сталкиваются друг с другом с одинаковой частотой, превращая вершину дюны в динамик и издавая отчетливо различимую ноту. Однако причина, заставляющая песчинки синхронизироваться, неизвестна. Если эта теория верна, то волновод, обнаруженный Натали Вренд, просто окрашивает звук, а не является его причиной. А возможно, волновод способствует синхронизации песчинок.

В просеивании песчинок музыкальных дюн важную роль играет ветер. Песок горчичного цвета в Келсо резко выделяется на фоне окружающего ландшафта, чахлого кустарника и далеких гранитных гор. Преобладающий западный ветер поднимает песок из русла реки Мохаве в устье каньона Эфтон и несет его в Келсо. Дюны высотой до 180 метров образуются благодаря завихрениям. Песок состоит в основном из зерен кварца, а также более мелких частиц, похожих на пыль. Не меняющий направления ветер просеивает песок таким образом, что все песчинки на подветренной стороне дюны имеют приблизительно одинаковый диаметр, а пыли там почти нет.

Звук, похожий на отрыжку, возникает из-за того, что песчинки имеют округлую форму и одинаковый размер. Вероятно, важную роль в генерации звука играет внешний налет на песчинках. Французский физик Стефан Дуади обнаружил, что его лабораторные образцы песка могут терять голос. Но, если песок промыть водой, а затем высушить при высокой температуре в присутствии соли, голос восстанавливается. Этот процесс приводит к появлению покрытия из оксида железа и кремния на поверхности песчинок, что влияет на трение между ними.

На второй день мы с Дайаной Хоуп вышли из лагеря в Келсо на рассвете, чтобы взобраться на дюну, пока еще не жарко и не поднялся ветер. Это был день летнего солнцестояния, и, когда мы убирали палатки, небо прорезал V-образный луч солнца, пробившийся сквозь вершины близлежащих гор.

Когда я читал статью Натали Вренд о Думонт-Дюнс в Калифорнии, то обратил внимание, что склоны, на которых проводились измерения, были гораздо длиннее, чем те, по которым я скользил днем раньше. В статье также отмечалось, что для пения требуется более крутой склон — около 30 градусов. Поднимаясь на дюну, мы с Дайаной высматривали самый длинный склон со светлым песком, свободный от растительности. В первый день нашей экспедиции мы поняли, что песок с серым оттенком не издает звуков; по нему было легче идти, и он казался не таким сыпучим. Почти у всех поющих дюн звук издает подветренная сторона, поэтому мы направились к гребню, который находился не на вершине дюны, а имел длинный крутой склон, почти перпендикулярный к преобладающему ветру, — совсем не такой, какой мы исследовали вчера.

С замиранием сердца я попробовал съехать вниз. И сразу же почувствовал разницу. Песок завибрировал под моими ягодицами. И запел, хотя звук быстро угас. Мы нашли зону наилучшей генерации звука; оставалось только усовершенствовать свою технику скольжения. Когда вы съезжаете вниз, песок собирается вокруг. Задача состоит в том, чтобы не зарыться слишком глубоко и не остановиться, но в то же время нужно поддерживать в движении достаточно большую массу песка, чтобы он генерировал звук.

Многие специалисты объясняют музыкальность звука дюн тем, что он имеет определенную частоту (88 Гц, согласно одному из наших измерений, — эквивалент низкой ноты виолончели), окрашенную несколькими гармониками. Это напомнило мне гул пропеллера самолета на рулежной дорожке. Лорд Керзон писал: «Сначала слышится слабый шепот, вой или стон, похожий на звуки Эоловой арфы… Затем вибрация усиливается, и звук нарастает, уже напоминая орган или глубокий удар колокола… Наконец мы слышим отдаленные раскаты грома, и почва сильно вибрирует у нас под ногами»[344]. В этом описании отсутствуют другие ощущения, сопровождавшие мой спуск. Гул давил на барабанные перепонки, осыпающийся песок передавал вибрации ягодицам, и все мое тело дрожало от волнения — ведь я заставил дюну петь.

7

Самые тихие места в мире

Во время экспедиции к поющим дюнам я столкнулся с очень редким явлением — полной тишиной. Палящий летний зной отпугнул туристов, и мы с Дайаной Хоуп и помощниками остались одни. Наш лагерь располагался у подножия дюн в пустынной, поросшей кустарником долине, с гранитными холмами позади. В небе практически не было самолетов, а издалека лишь изредка доносился шум проезжавшего автомобиля или железнодорожного состава. Просто идеальные условия для измерений. Отсутствие шума означало, что повторных записей не потребуется. Однако почти весь день дул сильный ветер, свистевший в ушах. Но на закате и ранним утром ветер стихал и становилось тихо. За ночь тишина нарушилась всего один раз, когда стая койотов завыла, словно души некрещеных младенцев, раздражая меня довольно неприятными звуками.

Рано утром второго дня я поднялся на дюну и ждал, пока Дайана установит оборудование. Поскольку она отошла довольно далеко, я воспользовался возможностью насладиться настоящей тишиной. Наш слух чрезвычайно чувствителен. Воспринимая самый тихий шепот, крошечные косточки в среднем ухе, которые передают звук от барабанной перепонки во внутреннее ухо, колеблются с амплитудой, не превышающей одну тысячную диаметра атома водорода[345]. Даже в тишине слабые колебания молекул передают движение к разным частям звукового аппарата. Эти постоянные колебания никак не связаны со звуком; они являются следствием хаотичного движения молекул. Будь человеческое ухо еще чувствительнее, оно слышало бы не большее количество звуков снаружи, а постоянное шипение, генерируемое тепловым возбуждением барабанной перепонки, стремечка в среднем ухе и волосковых клеток в улитке уха.

Среди дюн мое ухо уловило высокочастотный звук. Он был едва слышен, но я начал беспокоиться, что этот звон в ушах — признак повреждения слуха, возможно вызванный слишком громкой игрой на саксофоне. Врачи определяют звон в ушах как восприятие звука в отсутствие внешнего источника. От 5 до 15 % населения постоянно слышат звон в ушах, а у 1–3 % это приводит к бессоннице, снижению производительности и стрессу[346].

В теориях, объясняющих звон в ушах, недостатка нет, но большинство специалистов полагают, что он вызван некой перестройкой нейронов в ответ на ослабление внешних звуков. Волосковые клетки внутреннего уха преобразуют колебания в электрические сигналы, которые затем по слуховому нерву передаются в мозг. Но это не улица с односторонним движением; электрические импульсы идут в обоих направлениях — мозг посылает сигналы внутреннему уху, изменяя его отклик. В тихом месте или при повреждении слухового аппарата слуховые нейроны в стволе мозга повышают усиление сигналов от слухового нерва, чтобы компенсировать недостаток внешних звуков. Возникает и нежелательный побочный эффект — усиливается случайная активность в волокнах слухового нерва, что приводит к появлению нейронного шума, который воспринимается как свист, шипение или гудение[347]. Возможно, звуки, которые я слышал среди дюн, были звуком бездействующего мозга, тщетно искавшего внешние звуки. Но я заметил, что высокочастотный свист был слышен не всегда — возможно, это признак того, что мой мозг через некоторое время привык к этому шуму.

Рис. 7.1. Безэховая камера в Солфордском университете

Тишина в дюнах непостоянна, но в моем университете есть безэховая камера — комната, обеспечивающая неизменную, гарантированную тишину, которая не прерывается ветром, животными или человеком (рис. 7.1). Безэховая камера неизменно производит сильное впечатление на посетителей, хотя вход в нее ничем не примечателен и утилитарен. Рядом со входом они видят пыльные металлические эстакады, а в соседней лаборатории громко шумят строители, возводящие стены. Эти стены предназначены для проверки звукоизоляции. Вход в безэховую камеру преграждает массивная металлическая дверь серого цвета. На самом деле, чтобы попасть в камеру, вам предстоит пройти через три двери, потому что это комната внутри комнаты. Внутреннее помещение изолируют от внешних звуков несколько толстых стен. Подобно современным концертным залам, камера установлена на амортизаторах, чтобы в нее не проникали вибрации.

Сама камера размером похожа на большой кабинет. Те, кто оказывается в ней впервые, обычно передвигаются с опаской — не в последнюю очередь из-за сетчатого пола, похожего на туго натянутый батут. Приводя сюда посетителей, я обычно ненадолго умолкаю, с удовольствием наблюдая за их лицами, по мере того как они привыкают к этому необычно тихому месту.

Но тишину в камере нельзя назвать абсолютной. Наше тело издает звуки, которые не в состоянии заглушить камера. Крис Уотсон, специалист в области звукозаписи, так описывал свои впечатления: «В ушах у меня шипело, и я слышал тихую пульсацию — можно было только догадываться, что это звук бегущей по сосудам крови»[348]. Шумы, издаваемые нашим телом, — не единственная странность. Пенопластовые клинья на полу, потолке и стенах поглощают все звуки речи; звуковые отражения полностью отсутствуют. Мы привыкли слышать звук, отражающийся от поверхности — пола, стен и потолка, — поэтому ванная комната кажется нам живой и звучной, а спальня — спокойной и тихой. В безэховой камере речь звучит глухо, словно у вас заложило уши во время полета.

Как утверждает Книга рекордов Гиннесса, безэховая камера в лабораториях Орфилда в Миннеаполисе является самым тихим местом в мире — фоновый шум в ней составляет минус 9,4 децибела[349]. Но насколько это тихо? При спокойной беседе громкость вашего голоса достигает 60 децибел. Если вы неподвижно стоите в современном концертном зале, прибор покажет уровень шума около 15 децибел. Слуховой порог, или самый тихий звук, который способен услышать молодой и здоровый взрослый человек, равняется 0 децибел. В безэховой комнате в лабораториях Орфилда — а также в камере Солфордского университета — гораздо тише.

Впечатляющая тишина в безэховой камере объясняется одновременным действием двух факторов: отсутствием внешнего звука и противоречивостью ощущений. Глазами посетители видят комнату, но не слышат ничего, что указывало бы на помещение. Если прибавить легкую клаустрофобию, вызванную тремя массивными дверьми, то вы можете почувствовать себя неуютно и вам захочется поскорее уйти. Правда, некоторых просто завораживает необычность ощущений. Я не знаю ни одного архитектурного сооружения, где акустика производит такое сильное впечатление. Однако мозг удивительно быстро привыкает к тишине и противоречивым сигналам, поступающим от разных органов чувств. Странные сенсорные ощущения сохраняются в памяти, и необычное становится нормой. Первое впечатление от безэховой камеры всегда самое сильное, и оно больше не повторяется. Безэховых камер немного, и наш мозг заботится о том, чтобы их воздействие было преходящим.

Как бы то ни было, тишина — это не только самые тихие помещения на земле. Тишина бывает и духовной; она даже может обладать эстетическим и художественным измерением, что продемонстрировал Джон Кейдж в своей знаменитой беззвучной пьесе для фортепиано «4′33″». Мой сын-подросток, узнав, что я хочу пойти на исполнение этой пьесы, возмутился и сказал, что это пустая трата денег. Кейдж сочинил эту пьесу в 1952 г. после посещения безэховой камеры в Гарвардском университете. Там, в окружении нескольких тысяч клиньев из стекловолокна, он надеялся найти тишину. Но тишина не была абсолютной — мешал шум его собственного тела. Кроме того, он слышал высокочастотный звук — возможно, это был шум в ушах.

Пьесу «4′33″» я слушал за девять месяцев до экспедиции в пустыню. Все происходило так же, как на обычном концерте. Свет погас, музыкант вышел на сцену и поклонился, публика встретила его аплодисментами. Затем он сел за рояль, отрегулировал высоту табурета, перевернул страницу нот, открыл крышку клавиш, снова закрыл ее и включил таймер. Больше ничего не происходило, кроме периодического перелистывания пустой страницы и открывания и закрывания крышки, что сигнализировало о начале и окончании трех частей произведения. В конце пианист открыл крышку в последний раз, встал, чтобы принять аплодисменты аудитории, поклонился и вышел. Как это ни удивительно, пьеса исполняется в разных оркестровках, и я думаю, что версия для полноценного оркестра должна быть очень популярна у профсоюза музыкантов, поскольку максимизирует количество людей, которым платят за то, что они не извлекают ни одной ноты.

Первая неожиданность случилась перед тем, как на сцену вышел пианист. Когда двери зала закрылись и свет погас, я испытал странное волнение, даже более сильное, чем на обычном концерте. Современный концертный зал — самое тихое место, которое только можно найти в городе. В Бриджуотер-Холле в Манчестере экскурсоводы любят рассказывать о том, что, когда в 1996 г. в Великобритании была взорвана самая мощная в мирное время бомба, рабочие в зале не слышали грохота, настолько хорошо он изолирован от внешнего мира. Бомба, подложенная Ирландской республиканской армией (ИРА) в центре города, разрушила магазины, выбила практически все стекла в радиусе одного километра и оставила после себя 5-метровую воронку.

Стоит пройти за кулисы современного концертного зала, чтобы увидеть, какая точность требуется для достижения такой звукоизоляции. Экскурсоводы обычно с гордостью рассказывают о том, что зал покоится на амортизаторах. Подобно амортизаторам автомобиля, они не позволяют вибрациям проникнуть внутрь помещения. Если бы колебания земли передавались в концертный зал, то вибрация стен зала привела бы в движение молекулы воздуха, генерируя шум. Все, что связано с залом и может передавать вибрации — электрические кабели, трубы и вентиляционные каналы, — должно тщательно рассчитываться и иметь собственные амортизационные системы. Внимание архитекторов к деталям просто потрясает.

В последние десятилетия новые концертные залы становились все тише и тише, обеспечивая музыкантам и дирижерам максимальный динамический диапазон. В хорошем современном зале общий шум, который производят зрители — они дышат и ерзают на стульях, — громче любого фона, создаваемого внешними звуками или вентиляционной системой[350].

То, что публика слышит при исполнении пьесы «4′33″», зависит от изоляции зала и тишины в аудитории. В том зале, где я слушал концерт, звукоизоляция была не слишком хорошей, и я время от времени слышал, как по соседней улице проезжает автобус. Народу было мало, человек пятьдесят, и я слышал, как они меняют позу и кашляют. Пока исполнялась пьеса, я задумался. Действительно ли все эти звуки меня отвлекают и где тут музыка? Несмотря на присутствие музыканта на сцене, произведение Кейджа смещало фокус от исполнителя к аудитории. И это превращение из пассивного слушателя в активного исполнителя стало для меня вторым сюрпризом. Когда пьеса закончилась, я испытал сильное чувство общего успеха — вместе с музыкантом и остальными слушателями. Публика аплодировала, послышались крики: «Браво!», «Бис!». Меня захватило общее ликование. Мы все вместе только что сделали нечто бессмысленное — или нет?

Тишина часто используется в искусстве, особенно в театре — в частности, такими знаменитыми драматургами, как Гарольд Пинтер и Сэмюэл Беккет. У Пинтера тишина заставляет зрителей представлять, что думают персонажи. У Беккета тишина символизирует бессмысленность и бесконечность существования[351]. В музыке также регулярно используются короткие паузы. Джазовый ансамбль может внезапно умолкнуть на секунду, а через пару тактов продолжить, словно этой паузы никогда не было. Тишина усиливает драматическое напряжение, разрушая ожидания способом, который доставляет удовольствие мозгу.

Представьте музыканта, который подходит к роялю и много раз повторяет фрагмент любимой мелодии. Вскоре эта предсказуемость начнет утомлять. Но мы получаем некоторое удовольствие от случайных звуков, например позволив кошке пробежаться по клавишам рояля. Хорошая музыка не бывает ни полностью повторяющейся, ни абсолютно непредсказуемой. Существует золотая середина, когда регулярная ритмическая и мелодическая структура сочетается с изменениями, поддерживающими интерес слушателя.

Когда вы слушаете музыку, мозг занят решением важной задачи: он пытается определить ритмическую структуру произведения. Простая на первый взгляд задача выявления ритма и притопывания ногой в такт требует взаимодействия нескольких областей мозга, и механизм ее решения пока неясен. По всей видимости, в этом случае активизируются базальные ядра, расположенные в глубине головного мозга, а также префронтальная кора в передней части мозга и другие области, отвечающие за обработку звука[352]. Базальные ядра играют важную роль в выработке моторных команд; при их повреждении в результате болезни Паркинсона пациентам трудно начать движение.

Обрабатывая поток информации, поступающий во время исполнения музыки, мозг постоянно пытается предсказать следующий ударный такт. Прогноз ритма основан на прошлом опыте прослушивания похожей музыки и на предыдущих фрагментах пьесы. Верное предсказание следующего ударного такта доставляет удовольствие, но не менее приятно услышать, как искусные музыканты нарушают устоявшийся ритм, обманывая ожидания слушателей. Один из способов ввести аудиторию в заблуждение — неожиданные паузы, даже очень короткие. Похоже, мозгу нравится подстраиваться под меняющийся ритм[353].

Неожиданная пауза в музыке также передает ответственность за ритм слушателям, потому что они в течение короткого времени должны поддерживать ритм, пока музыканты снова не заиграют. Пауза, подобно пьесе Джона Кейджа, перемещает фокус музыкального исполнения со сцены в зал. Вторым произведением в концерте, на котором исполнялась пьеса «4′33″», была вполне обычная фортепьянная соната Чарльза Айвза, не требовавшая участия публики. Пальцы пианиста стремительно перемещались по клавиатуре, и он, казалось, пытался компенсировать недостаток нот в произведении Кейджа. Соната оставила меня абсолютно равнодушным, и мне снова захотелось услышать тишину.

Звукорежиссеры, сидящие за микшерным пультом, стараются избегать полной тишины в звуковых дорожках фильмов — за одним исключением. В фильме «2001: Космическая одиссея» (2001: A Space Odyssey) Стенли Кубрик не побоялся активно использовать тишину. Если бы режиссер попробовал сделать это сегодня, то получился бы фильм, похожий на «4′33″», и вы услышали бы только, как хрустят чипсами и булькают содовой ваши соседи по кинозалу. Нередко тишина, воспринимаемая публикой, на самом деле является записью «отсутствия звука». Чарльз Динен, отвечающий за аудио в Electronic Arts, описывал мне, как он увлекся тихими комнатами, когда разрабатывал звуковую дорожку для одной видеоигры. Увеличение громкости записей, сделанных в пустых помещениях, открывало «потрясающие потусторонние звуки» и «потрясающий скрип»[354]. Чарльз также рассказывал, что он может взять любой звук, например рев верблюда, обработать его цифровым методом, сместив вниз на несколько октав, и прослушивать в поисках характерных звуков, усиливающих психологическое напряжение. Игроки или зрители фильма могут не замечать этих фоновых звуков, однако они очень важны для эмоционального восприятия сцены.

«Космос, дальняя граница», — объявляет Джеймс Т. Кирк в начале первого эпизода «Звездного пути» (Star Trek). По экрану проплывает звездолет «Энтерпрайз», а голос капитана звучит так, словно он записан в чрезвычайно звучном соборе. Я понимаю, что космос огромен, но откуда там приходят отражения звука? Космос беззвучен, или, как говорилось в фильме 1979 г. «Чужой» (Alien), «в космосе никто не услышит, как ты кричишь». Если космонавту не повезло и он оказался в открытом космосе без скафандра, то кричать в последние мгновения жизни бесполезно, поскольку отсутствуют молекулы, которые передают звуковые волны. Но Голливуд не позволяет такой тривиальной вещи, как физика, влиять на убедительные звуковые дорожки. В последнем фильме серии «Звездный путь» двигатели звездолета «Энтерпрайз» издают могучий рев; не менее впечатляюще выглядят и выстрелы протонных торпед.

Когда я представляю отсеки настоящего космического корабля, то вижу в них людей, безмятежно плавающих в условиях невесомости. В начале 2012 г. я встречался с астронавтом Роном Гараном, который только что вернулся на Землю после полугода работы на Международной космической станции. Он объяснил, что звуковой ландшафт в реальном космическом корабле далек от безмятежного. Даже снаружи, во время выхода в открытый космос (в прошлый раз он провел в открытом космосе шесть с половиной часов), никакой тишины нет. И действительно, тишина может испугать — она означала бы, что перестали работать насосы, подающие воздух в скафандр. Космический корабль изобилует шумными механическими устройствами — холодильниками, кондиционерами, вентиляторами. Теоретически этот шум можно уменьшить, но доставка более тихих и тяжелых устройств на орбиту обойдется гораздо дороже.

Исследования, проведенные во время полета космического челнока, выявили у экипажа временную частичную глухоту. Внутри международной космической станции (МКС) так шумно, что некоторые специалисты опасаются за слух астронавтов[355]. В худших случаях уровень шума на станции во время сна соответствовал шумному офису (65 децибел). В статье в журнале New Scientit сообщалось: «Астронавтам на МКС приходилось все время носить затычки для ушей, но в настоящее время достаточно двух или трех часов в течение рабочего дня»[356]. Необходимость в затычках, даже временная, свидетельствует о враждебности звукового ландшафта на станции. Мягкие пористые затычки способны уменьшить уровень звука на 20–30 децибел. Более высокие уровни двуокиси углерода и загрязнителей воздуха, характерные для невесомости в космосе, также усиливают опасность повреждения внутреннего уха.

В открытом космосе звук отсутствует, в отличие от других планет, и ученые установили микрофоны на космических аппаратах, таких как «Гюйгенс», отправленный к Титану, спутнику Сатурна. Если у планеты или спутника есть атмосфера — какой-либо газ у ее поверхности, — то есть и звук. Микрофоны имеют определенные преимущества по сравнению с другой аппаратурой: они легкие, потребляют мало энергии и могут слышать то, что скрыто от видеокамер. Уверяю вас, в аудиозаписи Титана, сквозь атмосферу которого проходил «Гюйгенс», нет ничего необычного. Звуки напомнили мне о ветре, свистящем в открытом окне автомобиля, который мчится по автостраде. Но если вспомнить о том, где записаны эти звуки — на расстоянии почти миллиарда километров от Земли, — впечатление от них усиливается.

Если астронавты привезут на Марс орган, чтобы исполнить Токкату и фугу ре минор Баха, то обнаружат, что инструмент издает звуки пониженной частоты. Атмосфера Марса преобразует тональность музыки в соль-диез минор. Частота ноты органной трубы зависит от времени перемещения звука вверх и вниз по трубе. Разреженная и холодная атмосфера Марса состоит из углекислого газа и азота, и звук распространяется в ней со скоростью, которая составляет две трети от скорости звука на Земле. Чем больше времени требуется звуку, чтобы пройти вверх и вниз по трубе, тем ниже частота звука. С учетом того, что в атмосфере планеты присутствуют ядовитые газы, астронавты не будут снимать шлемы скафандров. Но если кто-то осмелится это сделать, тембр его голоса тоже понизится — тенор превратится в бас Барри Уайта. К сожалению, сексуальный голос распространится не слишком далеко, поскольку разреженная атмосфера Марса больше похожа на вакуум.

На Венере атмосфера очень плотная, и она замедлит колебания голосовых связок астронавтов, понизив тембр голоса. Однако в венерианской атмосфере звук распространяется быстрее, что вызовет увеличение резонансной частоты ротовой полости. В результате голос астронавта станет тонким — как у человека, вдохнувшего гелий. Тим Лейтон из Саутгемптонского университета предполагает, что благодаря этим двум эффектам голос астронавта будет звучать как бас смурфика[357].

Уровень звука на Международной космической станции удалось понизить до значения, когда он больше не опасен, однако шум может воздействовать на здоровье и другими способами. И беспокоиться нужно не только астронавтам. Например, если человеку помешал выспаться гул самолетов, на следующий день он будет усталым, раздраженным и рассеянным. При воздействии сильного шума организм вырабатывает больше гормонов стресса, что в долговременном плане может привести к повышению кровяного давления и увеличению риска развития сердечных болезней[358]. То есть снижать уровень шума полезно, но какой должна быть тишина? Нужно ли стремиться к полной тишине?

Однажды, когда в нашей безэховой камере команда BBC пыталась записать топот сороконожки, Крис Уотсон предложил мне посетить камеру сенсорной депривации, темную изолированную камеру, где вы плаваете в очень соленой воде, лишенные какой-либо информации от органов чувств. Самое подходящее время для этого — после тишины пустыни Мохаве, разве не так? Я отправился в Венис-Бич, богемный район Лос-Анджелеса, известный полуодетыми любителями роликовых коньков, потрясающими уличными представлениями и всякого рода чудаками. Встреча была назначена вечером, когда район кажется уже не таким легкомысленным и безопасным.

Я подошел к невзрачному закрытому торговому центру, и мой спутник поднял жалюзи, чтобы впустить меня внутрь. Камера находилась в небольшом помещении в глубине здания. Он подробно показал и рассказал, что я должен делать, а затем предложил подписать многословный отказ от ответственности. Потом объявил, что уходит, а я могу оставаться тут столько, сколько захочу. По инструкции я должен запереть дверь помещения изнутри. Это несколько нервировало. Что произойдет, если я засну? А если я не смогу выбраться? Неужели придется плавать в камере всю ночь? Волнуясь, я разделся, вставил в уши затычки и пошел к камере.

Снаружи она была похожа на гигантский промышленный холодильник, изготовленный из металла, отражающего звук; длина ее была около 2,5 метра, высота 2 метра и ширина 1,5 метра. Я забрался внутрь, закрыл дверь и улегся в соленую воду с температурой тела. Плотная жидкость поддерживала меня на плаву, но положение головы, шеи и спины казалось неестественным, и мне потребовалось некоторое время, чтобы преодолеть дискомфорт. Темнота была полной; я ничего не видел независимо от того, закрыты мои глаза или открыты. Я лежал голым, в темноте, отрезанный от внешних звуков, в заброшенном и запертом торговом центре, и меня осаждали тревожные мысли. Может, мой спутник — современная версия злодея Суини Тодда?

Я переключился на более приятные мысли и попытался расслабиться и проанализировать свои ощущения. Если я лежал спокойно, то ничего не чувствовал. В ушах слышался высокочастотный свист, на который я обратил внимание в пустыне, но вскоре и он исчез, возвращаясь лишь время от времени. Присутствовал также низкий пульсирующий звук, от которого, как мне казалось, покачивается голова. Чувствительная слуховая система улавливала ритмичные толчки крови. Примерно такое же ощущение возникает во время интенсивной физической нагрузки, когда сердце словно выскакивает из груди. Обычно звук движения крови заглушается внешним шумом, проникающим в слуховой проход, но в воде, с затычками в ушах этот пульсирующий признак жизни стал хорошо различим. Но я слышал его лишь иногда, а остальное время не слышал ничего. Чтобы насладиться полной тишиной, я должен был выключить внутренний голос у себя в голове и перестать прислушиваться. Это не так просто, потому что мозг сосредоточивается на звуках, рассчитывая что-либо услышать. В исследовании с использованием нейровизуализации Жюльен Вуазен и его коллеги выявили повышенную активность слуховой коры в период тишины, до прихода звука[359].

Лишенный зрения и слуха, лежащий в теплой соленой воде, я стал очень чувствителен к прикосновениям. Через какое-то время мне стало казаться, что мои ноги и руки исчезли, а ступни и ладони отделились от тела. Они как будто немного онемели — такое чувство возникает перед характерным покалыванием. Слуховые ощущения передать трудно, поскольку я ничего не слышал. Вероятно, это было максимальное приближение к абсолютной тишине, поскольку довольно большие промежутки времени слух полностью отсутствовал — мне казалось, что у меня осталось всего одно чувство, осязание.

Я решил, что пора заканчивать: с трудом вылез из воды и нащупал ручку двери. Выбравшись из камеры, я посмотрел на часы и с изумлением увидел, что плавал целых два часа! Приняв душ и одевшись, я вышел из торгового центра и долго сидел в машине, чувствуя слабость и тошноту — возможно, из-за сильного обезвоживания. Камера сенсорной депривации предназначена для борьбы со стрессом путем снижения уровня кортизола, но я не уверен, что в моем случае это сработало[360].

Считается, что нам полезно выезжать за город, чтобы насладиться тишиной и покоем. Но в сельской местности обычно не бывает тихо. В густонаселенных районах с интенсивным сельским хозяйством трудно избавиться от звуков человеческой деятельности. Средства массовой информации изобилуют рассказами о переехавших в сельскую местность горожанах, которые жалуются на шум, появляющийся каждый год подобно вездесущим сорнякам:

Мэр французской деревни запретил жаловаться на звуки, доносящиеся с ферм, — в качестве превентивного удара по растущему числу новоприбывших из числа горожан, собиравшихся в суде отстаивать свое «право» на сельскую тишину. Горожан, которые намеревались присоединиться к 300 жителям коммуны Сени-о-Винь в 20 километрах от города Кан в Нормандии, попросили, «не жалуясь», терпеть крик петухов, ослиный рев и колокольный звон[361].

В своем представлении об идеальной сельской местности эти люди не одиноки[362]. Я тоже попытался представить звуки деревни: блеяние овец на полях, журчание воды в ручье, шлепки кожи о дерево на матче в крикет между местными командами. Мне не свойственна ностальгия, но совершенно неожиданно я нарисовал картину из романа Вудхауса об английской жизни сто лет назад — с глуповатым аристократом Берти Вустером и хитроумным слугой Дживсом.

А теперь вы сами попробуйте представить идеальную сельскую местность. Что вы там хотели бы услышать? Вряд ли вам придется по вкусу полная тишина, потому что большинство людей отправляются в деревню, чтобы почувствовать связь с природой. Гордон Хэмптон, лауреат Emmy Award, специалист по записи звука и акустический эколог из штата Вашингтон, вел кампанию по сохранению естественной тишины, что «необходимо и важно для сохранения видов, восстановления среды обитания, избавления от токсичных отходов и снижения выбросов окиси углерода»[363].

Гордон Хэмптон утверждает, что в США почти не осталось тихих мест, хотя в стране много незаселенной земли. Полностью избавиться от связанных с человеческой деятельностью звуков очень трудно — из-за сети авиационных маршрутов, прочертивших небо. Хэмптон охарактеризовал одно место, свободное от шума самолетов, как «один квадратный дюйм тишины»; он говорит, что это самое тихое место в Соединенных Штатах»[364]. Оно находится в Дождевом лесу в Национальном парке Олимпик, штат Вашингтон. Но это не полное отсутствие звука. Здесь отсутствуют звуки, связанные с деятельностью человека, но лес наполнен самыми разнообразными звуками природы. Густая зеленая крона старых хвойных и лиственных деревьев, покрытая мхом и папоротником земля — все это дом для шумных животных и птиц, а большое количество осадков становится источником речных звуков. Представьте, что там было бы действительно тихо и вы не слышали бы стремительного стаккато крапивника или характерного крика белки Дугласа. Это было бы пустынное и безжизненное место.

Мюррей Шейфер, один из первых акустических экологов, пропагандирующих прочистку ушей, хвалит сельскую местность и называет ее «звуковым ландшафтом категории hi-fi». Качественная аудиосистема воспроизводит звук почти или совсем без постороннего шума. Этот факт подсказал Шейферу, что звуковой ландшафт класса hi-fi — это место, где слуховой аппарат не перегружается нежелательным шумом и полезная, относительно тихая звуковая информация лучше различима. И наоборот, звуковой ландшафт класса lo-fi он определил как тот, в котором отдельные звуки заглушаются гудением транспорта и другими рукотворными шумами[365].

В официальном документе, представляющем политику Службы национальных парков США, говорится, что «Служба будет по возможности восстанавливать естественное состояние звуковых ландшафтов в тех парках, где они нарушены неестественными звуками (шумом), и защищать природные звуковые ландшафты от неприемлемого воздействия»[366]. В Кампании по защите сельской Англии (CPRE) утверждалось, что половина людей, приезжающих в сельскую местность, искала там покой[367]. Было показано, что доступ к покою снижает уровень стресса[368]. (Три конкурирующие теории о том, почему природные звуки могут быть для нас полезными, описаны в главе 3.) Исследования, проведенные в рамках CPRE, показали, что три главных фактора в формировании ощущения покоя и безмятежности — это природный ландшафт, пение птиц и звезды на небе. Нежелательные факторы — постоянный транспортный шум, множество людей, городской пейзаж. Как показали исследования, покой — это не только звуки; в это понятие входит душевное равновесие и отсутствие раздражения, в том числе вызываемого окружающей средой. Все наши чувства должны пребывать в гармонии, не противоречить и не конкурировать друг с другом.

В науке разные чувства часто изучаются по отдельности, но наш мозг применяет другой подход. Мы используем разные области мозга для обработки и интерпретации сигналов от разных органов чувств, но общий эмоциональный отклик определяется совокупностью всего, что сообщают нам зрение, слух, обоняние, вкус и осязание. Майкл Хантер из Шеффилдского университета и его коллеги с помощью функционального магниторезонансного томографа (fMRI) продемонстрировали, как мозг обрабатывает сенсорные данные в спокойном и в беспокойном месте[369]. Они применили оригинальный прием: во всех тестах использовали запись неопределенного шума (волны, разбивающиеся о берег, очень похожи на тихий транспортный шум) и просто меняли картинку, заставляя испытуемых считать, что они слушают что-то другое. Вид морского берега усиливал связь между слуховой зоной коры и другими частями мозга. Построенная человеком автострада не вызывала такого эффекта. Результаты показывают: то, на что мы смотрим, влияет на то, какие нервные пути используются для обработки звука. В создании чувства покоя участвуют и зрение, и слух.

Писательница Сара Мейтланд сделала все возможное, чтобы найти покой и уединение: «Сознательное молчание может быть творческим, способствовать самопознанию, цельности и глубокому удовлетворению»[370]. Она поселилась в глухом месте, разорвала связи с другими людьми, отказалась от телевизора, сушки для одежды и многих других шумных устройств. Мейтланд пишет об одухотворенности, которую ей подарила жизнь в тишине. Другие тоже говорят о сельском покое смиренным, почти благоговейным тоном. И действительно, исследования показывают связь тихих природных ландшафтов с чувством одухотворенности.

Умиротворяющий ландшафт обладает такими же свойствами и эмоциональным воздействием, как церковь: люди становятся очень чувствительными к окружающим звукам, которые, однако, не вызывают у них раздражения[371]. Возможно, чувство одухотворенности просто отражает пониженную когнитивную нагрузку на мозг, которому легче обрабатывать информацию от спокойного звукового ландшафта. Чтобы не пропустить возможные признаки опасности, мозг должен все время подавлять постоянный фоновый шум, например гул транспорта. Такая ситуация не способствует душевному спокойствию и ощущению благополучия.

CPRE также представила количественную оценку покоя, опубликовав ярко раскрашенные карты Англии, на которых разным цветом обозначены области с разным звуковым ландшафтом. Исследователи вычислили индекс, определяя, что люди могут видеть, фиксируя направление взгляда к природным и рукотворным объектам, а также что они могут слышать по предсказанию уровней шума от дорог и воздушного транспорта[372]. Когда я нашел на карте родной город, то увидел, что он окружен красной зоной, что означало отсутствие какого-либо покоя. Затем мое внимание привлекли темно-зеленые зоны на севере, у самой шотландской границы, которые указывали на обширные области спокойной сельской местности.

Среди этих зеленых зон находится самое спокойное место в Англии, и я решил его посетить. Но несколько лет назад, когда было опубликовано исследование, CPRE не стала указывать точные координаты этого места, не желая, чтобы оно было уничтожено туристами. Поэтому я удивился и обрадовался, когда мне предоставили доступ к оригинальным данным карт, чтобы я мог узнать расположение самого тихого места — рядом с национальным парком Нортумберленд, неподалеку от Килдер-Фореста.

Попасть туда непросто, потому что это место по определению удалено от зданий, инфраструктуры и дорог. Через несколько месяцев после возвращения из пустыни я разработал маршрут, сел на велосипед и по ближайшей дороге подобрался как можно ближе к пункту назначения. Было начало осени, и я либо мерз в густой тени хвойного леса, либо обливался потом, взбираясь на холм под жаркими лучами солнца. Меня окружал типичный пейзаж Северной Англии: невысокие холмы с пасущимися овцами и каменными загонами для крупного рогатого скота. По мере того как я поднимался выше (самое тихое место находилось почти на вершине холма), началась вересковая пустошь — это был полигон, в центре которого располагались танки. Теперь я понял, почему на гражданских картах здесь почти отсутствовала созданная человеком инфраструктура. Очень странно, что самым спокойным считается место, где часто тренируются в стрельбе пилоты истребителей.

Я свернул с дороги на лесные тропинки, стараясь подъехать как можно ближе к самому спокойному месту в стране. Затем оставил велосипед, надел туристические ботинки и пустился в долгий путь по пересеченной местности. Деревья остались позади, и я оказался в Килдерской топи, как местные называют торфяные болота, поросшие мхом и вереском. Почва была очень неровной, и мои ноги то и дело проваливались в ямы и вскоре промокли. Я хотел попросить у CPRE разрешение опубликовать координаты самого тихого места в Англии, но теперь понял, что это неудачная идея. Если сюда направятся толпы людей, это может нанести непоправимый вред деликатной экосистеме болот.

К счастью, в лесу никто не рубил деревья, а у военных был выходной. Здесь было действительно тихо; я слышал лишь громкий стук своего сердца, учащенное дыхание и ритмичный скрип ботинок. Через час я решил, что добрался до места назначения, и включил телефон, чтобы проверить координаты GPS. Прозвучал звуковой сигнал — мне пришло текстовое сообщение. Несмотря на отсутствие других звуков и каких-либо следов человеческой деятельности, мобильная связь работала прекрасно!

Чтобы оценить тишину этого места, я решил включить свое звукозаписывающее оборудование. Но даже при максимальном усилении записывать было нечего — за исключением приглушенного жужжания самой аппаратуры и редких шлепков, когда я пытался прихлопнуть садящегося на меня комара. Потом где-то далеко появились несколько птиц, что-то прочирикали в быстром темпе и улетели, прежде чем я успел их увидеть.

Нельзя сказать, что эта тишина была безмятежной, освежающей или успокаивающей. Я устал, ноги у меня промокли, а в хлюпающем торфяном болоте было не на что присесть. И еще я немного волновался, опасаясь, что могут появиться военные и арестовать меня за незаконное проникновение на полигон. Тем не менее я был удивлен и впечатлен тем, что в сельской местности Англии мне удалось найти полную тишину. Но отсутствие звуков отвлекало меня, напоминая, что окружающая монокультура хвойных деревьев не способствует биоразнообразию. Полная тишина в естественных условиях не всегда приятна. Мне хотелось услышать пение птиц, журчание ручья или даже жужжание мухи — любой звук, связанный с жизнью.

Больше половины населения нашей планеты живет в городах. Можно ли найти какую-либо форму покоя в городской среде? Инженеры стараются сделать автомобили тише, но их количество на дорогах увеличивается, и средний уровень шума в городах остается на том же уровне[373]. Но если мы учитываем только средний уровень шума, то упускаем одну важную тенденцию. В часы пик водители ищут менее загруженные дороги, в результате чего шум от их машин загрязняет тихие места и тихие часы. Объезжая пробки, они превращают спокойные улочки в объездные дороги. Городам идет на пользу активность и движение, но людям нужны тихие места, чтобы отдохнуть от шума и суматохи.

Политики стремятся сохранить тихие убежища, но на практике это оказывается очень трудной задачей[374]. Идеальным было бы разработать простую шкалу, чтобы шумомером измерять уровень шума или предсказывать его с помощью компьютерной модели. В одном из научных отчетов было высказано предложение, чтобы зоны с уровнем шума ниже 55 децибел (громкость дешевого холодильника) обозначались как тихие; другой вариант — связанные с деятельностью человека звуки не должны превышать 42 децибел (уровень шума в библиотеке)[375]. Если руководствоваться этими критериями, то в крупных городах, таких как Лондон, тихих мест нет; разумеется, такого быть не может. Подобно всем мировым столицам, Лондон — шумное место, но если свернуть за угол и немного пройти в глубь переулка, то можно наткнуться на тихую площадь, где шум еле слышен и совсем не раздражает. Это показывает, что человеческое восприятие не сводится к числам.

В городе важна относительная тишина, а не абсолютный уровень шума. В сельской местности звуки, связанные с деятельностью человека, следует заглушать, но они не должны быть неслышимыми. Пение птиц, шелест листьев и журчание воды — все эти звуки следует сохранять, поскольку исследования показали, что в городах громкие природные звуки полезны. Необходимо также учитывать другие чувства: ученые продемонстрировали, что рукотворный ландшафт должен быть тише, чем зеленые поля, а определенные запахи, особенно запах мочи на улице, не способствуют ощущению покоя.

Но как создать такой акустический оазис? Здесь очень важна планировка, поскольку невидимый источник шума обычно воспринимается как более тихий. Интересный пример — площадь перед Британской библиотекой в Лондоне. Она выходит на чрезвычайно оживленную улицу, но на этой пешеходной площади все же можно найти тихое местечко, поскольку от дороги ее отделяет высокая стена. К сожалению, низкие звуки легче преодолевают стену, чем высокие, поэтому тишину время от времени нарушает рев автобусных двигателей, но эту проблему может решить более высокая стена, установленная ближе к дороге.

В тихих переулках барьерами для звука служат здания. Хильдегард Вестеркамп, известный композитор, актриса радио и акустический эколог из Канады, объясняла мне во время звуковой прогулки по Лондону, что этот «тихий каменный звук переулков» слышен только в старых городах, где улицы узкие, а дома стоят вплотную[376]. В Северной Америке, где улицы в основном широкие, трудно избавиться от гудения вентиляторов. Самая эффективная стратегия — снижение уровня шума источника, поэтому помогают такие меры, как снижение скорости автомобилей, улучшение качества шин и асфальта.

Что касается использования приятных звуков, то источником благозвучного журчания и плеска могут стать водоемы и фонтаны, эти звуки также заглушают нежелательный шум транспорта. Гонконг — перенаселенный и шумный город. Тем не менее рядом с центром там есть парк с гигантской оранжереей, где рукотворные звуки практически отсутствуют и можно насладиться пением птиц. Транспортный шум совсем не слышен, поскольку звуки с улицы заглушает журчание ручья. Город Шеффилд на севере Англии раньше был центром британской сталелитейной промышленности и славился высококачественными ножами. В настоящее время он больше известен как место действия фильма «Мужской стриптиз» (The Full Monty), черной комедии о бывших сталеварах, которые, потеряв работу и оставшись без денег, организовали стриптиз-шоу. На железнодорожном вокзале Шеффилда установлен огромный фонтан (рис. 7.2). Фонтаны таких размеров я видел только в замках. Я часто бывал в Шеффилде и наблюдал за сооружением фонтана, но не подозревал о тонкостях его акустики, пока о них не рассказал мне Цзянь Кан, гуру акустики из местного университета. Высокие стены из мерцающей воды служат звуковым барьером, отгораживающим площадь от транспорта. Кроме того, со склона холма спускается цепочка больших прудов, соединенных между собой. Если вы встанете в определенном месте, то услышите, что водопады между прудами имитируют пыхтенье паровозов, поскольку вода не течет непрерывным потоком. Этот неравномерный поток привлекает больше внимания, потому что от нерегулярных звуков сложнее отвлечься, чем от повторяющихся. Фонтан делает транспортный шум менее заметным, физически блокируя звук и генерируя приятные, отвлекающие внимание звуки воды.

Рис. 7.2. Часть фонтана «Лезвие» Криса Найта из Si Applied, служащего звуковым барьером рядом с железнодорожным вокзалом Шеффилда

Я расспросил коллегу из Солфордского университета, Билла Дэвиса, о большом научном проекте, в котором исследовалось создание позитивной звуковой среды в городах. По странному совпадению, говорит он так тихо, что иногда его трудно понять, — такого тихого голоса я еще не встречал. Билл и его коллеги приглашали людей на звуковые прогулки и спрашивали, какое впечатление производят на них городские площади; кроме того, они воспроизводили различные звуки в лаборатории, выясняя, каким из них отдают предпочтение испытуемые. Судя по результатам, значение имеют энергичность и благозвучность[377]. Оживленная площадь может быть заполнена людьми, но на вас снизойдет приятное ощущение покоя, если немного дистанцироваться от нее — скажем, устроиться в кафе на углу и наблюдать за прохожими. И наоборот, на маленькой площади, где только поворачивают машины и нет шума толпы, нестихающий гул автомобилей будет казаться неприятным.

Исследователи продемонстрировали, что природные звуки полезны для здоровья, но, по-моему, выводы Билла о том, что они должны быть энергичными и приятными, указывают, что ученые упускают одну категорию звуков, которые тоже полезны. Возможно, звуки человеческой деятельности уменьшают стресс. Тихий разговор людей в кафе расслабляет и не слишком привлекает внимание. Более того, соседство других людей и дружеская атмосфера вызывают положительные эмоции. Как бы то ни было, человек — социальное животное, и именно это определило наш эволюционный успех. Возможно, это одно из направлений будущих исследований.

Одно нам известно точно: восприятие тишины очень субъективно. В Килдер-Форесте я ощущал нехватку естественных звуков, и без них это место казалось пустынным. В дюнах пустыни Мохаве тишина казалась уместной и мирной. Окидывая взглядом широкую пустынную равнину, я мог представить полную тишину на протяжении многих миль. Тишина то появлялась, то исчезала синхронно с порывами ветра, с тихим шуршанием проносившимися мимо; иногда мой слух улавливал жужжание насекомого или хлопанье крыльев птицы. Эти едва слышные звуки делали тишину естественной.

Мой бывший коллега, Стюарт Брэдли из Университета Окленда, побывал в Антарктиде, еще одном лишенном растительности месте, где можно услышать тишину. Стюарт — высокий новозеландец с тонкими усиками, как у футболиста 1970-х гг. Парадоксально, но в Антарктиде Стюарт создает шум, нарушая девственность природного звукового ландшафта. Он использует содар (акустический детектор и дальномер) для метеорологических измерений, посылая высокочастотные звуковые сигналы, которые отражаются от завихрений в атмосфере и возвращаются обратно. Я спросил Стюарта, слышал ли он тишину в Антарктике, и он рассказал мне о сухих долинах — вероятно, самых пустынных местах на земле, где нет ни снега, ни льда. «Я сидел весь день на склоне долины, не слыша ни одного звука (за исключением сердцебиения? дыхания?). Ни одного живого существа (кроме меня). Ни листьев. Ни текущей воды. Ни шума ветра. Невероятное ощущение первозданности»[378]. Стюарт отметил, что это не было похоже на безэховую камеру в лаборатории: «У меня не возникло клаустрофобии, как это часто бывает в безэховой камере… Подозреваю, все дело в том, что необыкновенная тишина дополнялась великолепным пейзажем (стены долины имели высоту 1500–2000 метров и были необыкновенно красивыми!)».

Чтобы насладиться тишиной, нужно оставить обычную жизнь и цивилизацию. Джон Древер, акустический эколог, с которым я слушал выпь (см. главу 3), предположил: только в уединении можно по-настоящему понять, что такое тишина. Поэтому я записался на трехдневный курс буддистской медитативной практики в особняке XVIII в., расположенном в сельской местности в Англии; это было за месяц до поездки в пустыню. Лишь прибыв на место, я понял, что этот буддистский уик-энд включает пятнадцать медитаций в день — моему утратившему гибкость телу было трудно оставаться в непривычной позе на протяжении нескольких часов. Я испытывал огромное облегчение, когда удар гонга сигнализировал об окончании очередного утомительного сеанса. Мне следовало потренироваться, чтобы подготовиться к этой статической гимнастике.

В первый день перед началом медитации каждому из нас предложили рассказать товарищу, зачем он сюда приехал. Я сообщил, что собираю материал о тишине для будущей книги, а в ответ мне поведали, что пытаются пережить тяжелую утрату, после чего все погрузились в молчание. Эта бомба, этот взгляд в душу другого человека оставался со мной на протяжении всех трех дней. За следующие двенадцать часов я произнес только два слова: «Компостный ящик», — когда искал кухню, выполняя свои обязанности. Потом были две краткие беседы — просто вопросы и ответы — с учителями.

В первый день мне было непривычно ходить по дому в молчании. Всего там собралось человек пятьдесят, и я все время сталкивался с людьми в коридорах, в очереди за едой или в ванную, но мы с ними не обменялись ни словом. Зато за один день я улыбался незнакомым людям чаще, чем за месяц обычной жизни, но смотреть в глаза посторонним мне все еще было неловко.

В столовой, где нам дали простую буддистскую пищу — гороховый суп и хлеб из цельносмолотого зерна (возможно, не лучший выбор для поддержания тишины в организме), я обнаружил, что напротив сидит женщина лет сорока пяти. Я не знал, на чем остановить взгляд. Мы сидели достаточно близко, вторгаясь в личное пространство друг друга, но невозможность даже поздороваться заставляла чувствовать эту близость особенно остро. Невозможность светского разговора — это так странно. Учителя говорили нам, что нужно находить утешение в совместном опыте, поддержку — в молчании. Однако мне это давалось тяжело, и меня не покидало ощущение полной изоляции.

Помещение, в котором мы медитировали, напоминало маленькую церковь, и мы сидели или стояли на коленях на ровных рядах циновок. У каждого имелось личное «гнездо» из подушек, одеял и маленьких деревянных табуреток, чтобы было удобнее сидеть. Перед нами сидел учитель, обычно молча, лишь изредка давая указания. Когда я устраивался на циновке в первый раз, то осознал, что не только физически не подготовлен к таким позам, но и не знаю, как нужно медитировать. «Откуда вы узнаете, что у вас есть тело, в данный момент… по дыханию?» — размеренно и тихо спрашивал учитель. Лет двадцать назад я учился самогипнозу и примерно в то же время с помощью метода Александера пытался улучшить свою осанку и теперь старался медитировать, совмещая две эти техники и прислушиваясь к подсказкам учителя.

Учитель спросил, откуда мы знаем, что «обитаем в теле». Помимо дискомфорта и дыхания, об этом говорили окружающие меня звуки. Это уединение никак не назовешь тихим! Над залом для медитации устроили гнездо грачи; громкие крики и галдеж птиц, кормивших своих птенцов, разносились по всему помещению; к ним примешивалось тихие трели черных дроздов и воркование голубей. Были и менее поэтичные звуки: бульканье — в батареях отопления и в животах людей — и кашель. На следующий день до меня дошло, что привыкание к этим звукам и использование их — составная часть медитации.

По дороге сюда я прочел несколько научных статей о том, как ментальная практика изменяет нейронные связи в мозге, и в них описывались стадии управления вниманием во время медитации, которые я копировал[379]. Начинать нужно с фокусировки — скажем, на том, как дыхание проходит через ноздри. Мысли будут неизбежно перескакивать с одного предмета на другой. Обнаружив, что отвлеклись, вы должны вернуть внимание к первоначальному фокусу. На каждой из этих стадий в работу включаются разные участки мозга. В эксперименте, поставленном Венди Хазенкамп, испытуемые двадцать минут медитировали в функциональном магниторезонансном томографе, который регистрировал активность мозга. Участников эксперимента просили нажимать кнопку, когда они обнаруживали, что отвлеклись, а затем возвращаться к выбранному фокусу. У людей с опытом медитации выявилась бо́льшая связность между разными отделами мозга, что могло быть использовано для того, чтобы поддерживать внимание и не отвлекаться[380]. Возможно, такая повышенная связность существовала еще до начала многолетней практики медитации, и в таком случае она может служить свидетельством, что эти люди хорошо приспособлены для медитации. Возможно и другое объяснение — медитация изменяет нейроструктуру. Внимание требуется не только для медитации; оно играет важную роль в когнитивных процессах. Многие аспекты медитации — готовность, абстрагирование, переключение, поддержание внимания — полезны во многих областях жизни.

Пережив первые несколько медитаций, я схватил чашку кофейного напитка из ячменя и цикория (готов поспорить, у вас уже потекли слюнки!) и удалился в гостиную. Обстановка вызвала у меня ассоциации с печальным домом престарелых, в котором сломался телевизор. Стулья были расставлены вдоль стен, и мы все сидели, разглядывая свои чашки, стены или окна, в которых виднелись темнеющие зеленые холмы. Я решил лечь спать пораньше. Моими соседями по спальне были два незнакомца, и я даже не мог пожелать им спокойной ночи. Похоже на сцену из сериала 1970-х гг., в котором брак дал трещину — в нашем случае гражданский брак трех людей одного пола. Мы бродили по комнате, не глядя друг на друга и не разговаривая, расходились словно корабли в ночи.

Некоторым нравится такое всеобщее молчание — отпадает необходимость притворяться. Молчание создает анонимность, поскольку ты ничего не знаешь о людях: как зовут, откуда приехали, кто они по профессии и т. д. Отвлекшись от внутреннего созерцания во время завтрака, я попытался угадать, кто они, но свободная, бесформенная одежда для медитации не позволяла сделать никаких выводов. Молодой человек в флисовом саронге и шерстяной шапочке, женщина за тридцать в линялой блузке и легинсах, пожилой мужчина с козлиной бородкой, похожий на джазового музыканта. Как будто я пришел в магазин здорового питания.

Половину занятий составляли медитации в движении, предпочтительно на открытом воздухе, даже несмотря на дождь и холод. Идея состояла в следующем: во время ходьбы сосредоточиться, например, на том, как ступня опускается на землю, как движутся лодыжки, готовясь к следующему шагу. Велосипедист, проезжавший по дороге рядом с территорией поместья, с удивлением смотрел, как мы очень медленно и сосредоточенно разбредаемся в разных направлениях. К этой картине можно прибавить птичий хор, а также угрожающее гудение, доносившегося от цветущего дерева, вокруг которого вились насекомые, и хлопанье крыльев у меня над головой.

Молчание между сеансами медитации способствует осознанности. Иногда я так сосредоточивался, что мне было трудно оценить общий эффект. Его я почувствовал только после окончания всего курса. Сэндвич, который я купил на железнодорожном вокзале, возвращаясь домой, показался мне необыкновенно вкусным.

Идея, что медитация способна изменить восприятие, постепенно получает поддержку в научной литературе, хотя пока собрано еще недостаточно данных, в том числе о воздействии на вкус и слух. Кэтрин Маклин с коллегами исследовали один из аспектов зрения, проверяя людей, которые три месяца занимались буддистской медитацией шаматха в глухом местечке в штате Колорадо. Отшельникам показывали белые линии разной длины на черном экране и просили определить размер каждой линии — длинная она или короткая. К концу курса медитации у испытуемых улучшилась (по сравнению с контрольной группой) способность различать длинные и короткие линии, причем острота восприятия сохранилась и по прошествии пяти месяцев[381].

После трехдневной медитации мои родные смеялись надо мной — я разговаривал неестественно тихим голосом и передвигался со скоростью улитки. Непосредственно после окончания курса мне казалось, что это был интересный опыт, но повторить его мне не хотелось. Однако по прошествии нескольких недель и месяцев я почувствовал желание еще раз провести выходные в наполненном звуками молчании, снова испытать то умиротворенное состояние, в котором я вернулся домой.

8

Звуковые достопримечательности

Если бы я попросил вас назвать визитные карточки Лондона, Парижа или Нью-Йорка, вы вспомнили бы такие достопримечательности, как здание Парламента, Эйфелева башня и статуя Свободы. А как насчет звуковых визитных карточек? Готовы ли вы назвать места, известность которых определяет звук? Звуковые достопримечательности не менее разнообразны, чем визуальные: в канадском Ванкувере паровые часы Газтауна отмечают время не звоном, а свистом, на реке Оронт в городе Хама в Сирии древние водяные колеса, или нории, медленно вращаются, издавая громкие стоны, а во время путешествий на юго-запад США нельзя не обратить внимание на диссонирующие гудки поездов Amtrak.

Звуковой визитной карточкой Великобритании может служить звон Биг-Бена, гигантского колокола, установленного на часах башни Парламента в Лондоне. В Великобритании колокол Биг-Бена звучит в новогоднюю ночь, а также на протяжении нескольких десятилетий предваряет сводки новостей и начинает двухминутное молчание в день памяти погибших в мировых войнах. Но что делает звон колоколов особенным? Ответ на этот вопрос отчасти лежит в области социологии (на протяжении тысячелетий колокола играли важную культурную роль), однако особенным является и сам звук. Прислушайтесь к удару колокола: то, что на первый взгляд кажется простой нотой, оказывается очень сложным звуком. Почему он начинается с лязга? Почему в звоне присутствует диссонирующая трель? Какую роль в нашем восприятии удара колокола играет ожидание?

Эти вопросы вертелись у меня в голове, когда я подходил к зданию Парламента. В этот день золоченый орнамент вокруг циферблатов ярко блестел на зимнем солнце. У этой башни в неоготическом стиле роскошная викторианская внешность, популярная у режиссеров рубрики «новости Лондона», но внутреннее убранство простое и утилитарное. На колокольню ведет узкая винтовая лестница из 300 ступенек. Экскурсия делает паузу на полпути, в небольшом помещении, окружающем лестницу. Здесь наш гид, Кейт Мосс (не модель), рассказывает об удивительных технических решениях, которые понадобились для конструирования этих часов в середине XIX в.

Королевский астроном, сэр Джордж Эйри, установил жесткие стандарты, требуя, чтобы первый удар каждого часа был точен до секунды. Он также настаивал, чтобы ему каждый день телеграфировали звук — для проверки. Такая точность была недоступна аналогичным часам той эпохи, и добиться ее было очень трудно, потому что ветер замедлял скорость вращения 3- и 4-метровых латунных стрелок. Решение нашел адвокат и талантливый часовщик-самоучка Эдмунд Денисон: гравитационный регулятор хода, который защищает гигантский раскачивающийся маятник в центре башни от изменений погоды.

Отдохнув, мы снова стали взбираться по лестнице, пока не остановились в узком коридоре позади циферблатов. Лязг механизма часов предупреждал, что до следующего удара колокола осталось две минуты, и мы поспешно преодолели последний пролет до колокольни. Это простое, функциональное помещение с лесами и деревянными дорожками открыто со всех сторон, и по нему гулял обжигающе холодный ветер.

Большой колокол имеет высоту 2,2 метра, диаметр 2,7 метра и весит 13,7 тонны. Мы стояли всего в нескольких ярдах от его металлического бока, и Кейт раздала наушники, чтобы защитить наш слух. Четыре колокола в углах колокольни исполняют знаменитую мелодию «Вестминстерских курантов», которая предваряет удар большого колокола. Кейт предупредила, чтобы мы следили за третьим ударом, после которого нужно вытащить затычки. Во время долгой паузы между «Вестминстерскими курантами» угловых колоколов и ударами Биг-Бена мое волнение росло. Большой 200-килограммовый молот медленно качнулся, а затем резко опустился на колокол снаружи. Первобытную мощь звука я почувствовал даже с затычками в ушах. Воздух в моей груди резонировал, как от басового ритма в ночном клубе.

Слушая десять ударов, я мог оценить все богатство протяжного низкого звука, издаваемого колоколом. Сначала это звяканье металла о металл, которое постепенно превращается в резонирующий звон, длящийся около двадцати секунд. Первый удар молота произвел звук, насыщенный высокими частотами, но они быстро затихли, и остался мягкий низкий тон, который медленно вибрировал.

Начало музыкальной ноты, или атака, может быть коротким, но оно очень важно. Будучи саксофонистом, я много времени потратил на то, чтобы научиться чисто начинать ноту, координируя давление воздуха, выдуваемого из легких, с точным положением языка на трости инструмента. Для скрипача атака — это начало движения смычка по струне; послушайте, как ученик играет на скрипке, и вы поймете, что такое неверный звук! Атака — один из главных факторов, определяющих индивидуальность инструмента. Звяканье колокола Биг-Бена — такая же характерная особенность, как долгая вибрация и мелодия «Вестминстерские куранты».

Через восемь месяцев после того, как я слушал энергичную атаку Биг-Бена, мне пришлось столкнуться с совсем другим произведением акустического искусства. В мире очень мало примеров монументального звукового искусства, и три из них — это волновые органы в Сан-Франциско в США, в хорватском Задаре и в английском Блэкпуле.

Блэкпул — типично английский морской курорт с закусочными, где предлагают рыбу с жареной картошкой, залами игровых автоматов и песчаными пляжами, протянувшимися на много миль. Отношение к нему разное: одни считают его Меккой примитивных развлечений, другие — воплощением традиций.

Я приехал в Блэкпул летним днем, типичным для английского лета: мне пришлось надеть водонепроницаемую куртку, чтобы защититься от холодного ветра с Ирландского моря, а солнце лишь изредка проглядывало сквозь облака. Орган расположен позади автостоянки рядом с набережной, через дорогу от самых высоких в Англии «американских горок», откуда доносились приглушенные крики. Узкая, покрытая ржавчиной скульптура высотой 15 метров похожа на лист папоротника весной, который только начинает разворачиваться; это видимая часть органа (рис. 8.1). Рядом со скульптурой люди часто останавливаются, чтобы прикурить, — она хорошо защищает от ветра. Когда я приехал в Блэкпул, орган лишь время от времени издавал протяжный стон. «Как будто корова мычит», — заметила проходившая мимо женщина.

Рис. 8.1. Блэкпулский приливной орган

В верхней части ржавого листа папоротника я заметил несколько органных труб, какие можно увидеть в церкви. Чтобы лучше разобраться в происходящем, я вскарабкался на высокий волнолом. По бетонному защитному сооружению спускались несколько черных пластиковых труб, исчезавших в воде. Во время прилива вода давит на воздух в пластиковых трубах, выталкивая его в «лист папоротника». Как и в церковном органе, воздух, нагнетаемый волнами в нижнюю часть трубы, попадает в сужение под прямоугольной щелью. Возникающая в этом месте воздушная струя заставляет резонировать воздух в основной части трубы, в результате чего формируется звук.

В любом органе воздух должен быстро ускоряться, чтобы труба звучала чисто. Но в данном случае музыку создают морские приливы, которые не отличаются регулярностью, и ноты зачастую начинаются неуверенно и быстро угасают — отсюда стоны и мычание.

Орган в Блэкпуле — это звуковое отражение прилива, «музыкальный отпечаток моря», как указано на табличке. Поэтому я ждал начала отлива. Через полчаса уровень воды упал, и волнение вокруг пластиковых труб усилилось. Зазвучали трубы органа, настроенные на более высокие ноты. Как будто разогревался оркестр или быструю музыку проигрывали в замедленном темпе.

Еще через полчаса вода едва покрывала органные трубы, и звучание стало явно энергичнее. Темп усилился, и начал проступать определенный ритм. Трубы органа были настроены таким образом, что ноты могли сливаться друг с другом, но звук все равно напоминал примитивную, сгенерированную с помощью компьютера музыку, которую я сочинял подростком, — долго ее выдержать невозможно, поскольку ноты звучат слишком хаотично. Как уже отмечалось в главе 7, хорошая музыка обманывает наши ожидания. Мозг получает удовольствие от неожиданных звуков — но в разумных пределах. У слушателя в голове должна сложиться определенная схема, которая затем нарушается музыкой[382]. Неупорядоченные ноты приливного органа слишком непредсказуемы. Как выразился один из создателей органа, Лиэм Кертин, «это будет неопределенный музыкальный эффект, а не популярная мелодия. В шторм музыка будет необузданной и буйной, а в тихую погоду — гораздо спокойнее»[383]. Через какое-то время орган умолк, потому что уровень воды опустился ниже труб на пляже.

Атака звука позволяет определить источник, будь то стонущий волновой орган, обычный музыкальный инструмент или Биг-Бен. Если послушать трубу, скрипку и гобой, искусственно убрав начало нот, то они будут звучать одинаково, подобно синтезатору 1980-х гг. Начальное прикосновение смычка к струне или поток воздуха, раздвигающий пластинки трости в гобое, сообщает ценную информацию об инструменте. В случае Биг-Бена быстрая смена частот после удара молота, когда устанавливается звон, — первый признак того, что мы слышим колокол.

Многие большие колокола издают вибрирующий звук. Через полгода после экскурсии на Биг-Бен я слышал отчетливый эффект модуляции при исполнении гимна на сталактитовом органе в Лурейских пещерах (см. главу 2). Ближайший ко мне сталактит сложной формы издавал две ноты почти одинаковой частоты. Колебания, которые называют биениями, получаются в результате простого сложения звуковых волн (рис. 8.2). Одна нота имела частоту 165 Гц, другая — 174 Гц. Эти частоты достаточно близки, и мы слышим звук на средней частоте 169 Гц, громкость которого меняется со скоростью, равной разности исходных частот (9 Гц). К гудению сталактита прибавлялись слабые биения, и нота звучала, как космический корабль из научно-фантастического фильма.

Рис. 8.2. Слияние двух нот приводит к биениям

Гитаристы используют биения для настройки инструмента. Они прижимают нижнюю струну на пятом ладу, оставляя следующую свободной, и одновременно бьют по обеим струнам. Если две ноты звучат не в унисон (то есть их частоты немного отличаются), то возникает модуляция, обусловленная биением. Меняя натяжение одной из струн, можно сблизить частоты. При разнице в 1 Гц биения достаточно медленные, нечто вроде звука «оуоуоуоуоуо». По мере сближения частот биения замедляются, пока не исчезают совсем, когда струны начинают звучать в унисон.

У колокола причиной биений является симметрия, вернее, ее отсутствие. Если колокол не идеально круглый, он издает две близкие частоты, вызывающие биения. На Западе при отливке нового церковного колокола эти вибрации стараются исключить. Но в Корее этот эффект считается показателем качества звука. Колокол короля Сондока, отлитый в 771 г., больше известен как Эмилле. Эмилле — это имитация детского плача, и, согласно легенде, мастеру пришлось принести в жертву дочь, чтобы колокол зазвучал[384]. Биения Биг-Бена вызваны тем, что он издает две частоты; причина — в дефектах, один из которых явно виден. Вскоре после установки колокола у него на боку появилась трещина. Джордж Эйри дал указания: колокол повернуть так, чтобы удар не приходился на трещину, использовать более легкий молот, а на концах трещины сделать два прямых разреза, чтобы она не увеличивалась.

Медленно затухающий звон Биг-Бена более грубый, чем звуки духовых, струнных и ударных музыкальных инструментов. Он состоит из смеси разных частот: основной частоты и гармоник (обертонов), которые окрашивают звук и меняют тембр[385]. Низкие ноты кларнета характеризуются «деревянным» звучанием и отличаются от нот саксофона, хотя оба инструмента — духовые, с одинарной тростью. Кларнет представляет собой цилиндрическую трубку, и поэтому гармоники у него не такие, как у саксофона, трубка которого имеет коническую форму. Сравнение гармоник музыкальных инструментов и колоколов может объяснить разницу в звучании.

На рис. 8.3 изображен спектр ноты, извлекаемой из моего саксофона сопрано — основная гармоника слева и серия пиков справа, представляющих собой гармоники кратной частоты. Спектр колокола Биг-Бена (рис. 8.4) похож на лес неравномерно распределенных пиков. Взаимодействие этих гармоник — одна из причин диссонирующего, металлического звука.

Рис. 8.3. Одиночная нота саксофона. (Иногда основную частоту называют первой гармоникой, и в этом случае следующие пики обозначаются как вторая, третья, четвертая… гармоники.)

Рис. 8.4. Спектр звона Биг-Бена

Когда две одновременно исполняемые ноты словно конкурируют и сталкиваются друг с другом, это называется диссонансом. Основа западной музыки — переключение между исполненным напряжения диссонансом и гармоничным консонансом. Ярким примером может служить слово «амен» в конце гимнов, где ноты в звуке «а» кажутся незаконченными и звук завершается только при переключении на слог «мен». Удовольствие нам доставляет именно такое переключение.

При одновременном исполнении двух нот их звук соединяется в слуховом канале. Наша реакция на объединенный звук отчасти определяется соотношением частот гармоник. Для простого интервала, например чистой квинты (рис. 8.5), когда ноты звучат приятным консонансом, два ряда гармоник распределены равномерно.

Для диссонансного интервала, например большой септимы, гармоники двух нот распределены неравномерно (рис. 8.6), и некоторые пики расположены очень близко друг к другу. Во внутреннем ухе, где вибрации превращаются в электрические импульсы, звуки близких частот совместно анализируются в диапазонах, которые называются критической полосой. Если две гармоники попадают в одну критическую полосу, но частоты их немного отличаются, то мы слышим резкий, диссонирующий звук.

Рис. 8.5. Две объединенные ноты саксофона, звучащие в консонансе

Рис. 8.6. Две объединенные ноты саксофона, звучащие в диссонансе

Диссонанс и консонанс также используются в звуковом искусстве. Работу «Гармонические поля» французского композитора Пьера Соважо я посетил за полгода до экскурсии на Биг-Бен. Подъезжая на автобусе, я увидел лес музыкальных инструментов, приводимых в действие ветром; они располагались на вершине холма Биркригг-Коммон в окрестностях Улверстона в Озерном крае. В Средние века эта возвышенность прекрасно подошла бы для замка, а в наше время она используется для того, чтобы ловить преобладающий западный ветер. Я вышел из автобуса и, охваченный волнением, стал подниматься на холм. Воздух казался совершенно неподвижным, и я боялся, что инструменты будут молчать. Но, приблизившись к каркасу с погремушками на обвисших металлических ветвях, я с облегчением услышал гудение.

«Гармонические поля» — громадное сооружение с сотнями разных музыкальных инструментов. Внешне оно не производит особого впечатления — нечто вроде индустриального пейзажа с тросами, шарами и помостами, в беспорядке расставленными на земле. Автор настаивает, что посетители должны не фотографировать, а сосредоточиться на звуках. Я лавировал между рядами вертикальных бамбуковых шестов, которые свистели, как накурившаяся опиума оркестровая группа свирелей. Звук извлекался из них так же, как из флейты; когда поток воздуха рассекается о грани прорезей в дереве, столб воздуха внутри бамбука начинает резонировать. Я прошел вдоль троса, похожего на навесную переправу, и заглянул в барабан, висящий посередине. Барабан усиливал вибрации троса, издавая звук чуть выше до третьей октавы, ноты в середине гитарного диапазона. Но гудение не было постоянным; оно то затихало, то усиливалось, словно кто-то мокрым пальцем водил по краю большого бокала для вина.

Больше всего мне понравился один простой и непритязательный инструмент. Между двумя треногами были натянуты пластиковые ленты, словно веревки для сушки белья. Когда я впервые приблизился к этой конструкции, то поднял голову, чтобы рассмотреть летящий в небе вертолет, но потом понял, что характерное тарахтенье издают сами полоски, которые вели себя как гигантская Эолова арфа.

Когда на пути ветра попадается трос, воздух выше и ниже его должен ускориться, чтобы обогнуть его. Позади троса возникает разряжение, которое попеременно заполняется потоками воздуха сверху и снизу. Прерывистый воздушный поток заставляет трос вибрировать, издавая звук[386]. Это же явление, но большего масштаба наблюдается, когда ветер обдувает острова (рис. 8.7). Для Эоловой арфы и частота, и громкость звука зависят от скорости ветра, поэтому тональность звука все время меняется.

Рис. 8.7. Спутниковые фотографии облаков, иллюстрирующие воздушные потоки вокруг острова Александра Селькирка в Чили. (Остров находится в левом верхнем углу снимка. Вихри позади него — это пульсирующие вихревые следы, визуальная демонстрация турбулентности.) © NASA Goddard Photo and Video photo stream

Однажды я выступал в роли ведущего в радиопередаче под названием «Зеленые уши» о звуках сада, и оказалось, что все, у кого я брал интервью, не любят китайские колокольчики. Для этих садовников некоторые части «Гармонических полей» показались бы адом китайских колокольчиков — лес из глокеншпилей с маниакальной настойчивостью звенел под ударами деревянных молоточков, приводимых в действие непрерывно вращавшимися турбинами. Пьер Соважо рассматривает свою работу как музыкальную композицию, «симфонический марш для 1000 эоловых инструментов и перемещающейся аудитории»[387]. Поэтому духовые инструменты тщательно настраивают на определенные ноты, которые объединяются для получения либо приятной гармонии, либо режущего слух диссонанса, как от роя насекомых.

Консонанс и диссонанс составляют основу музыки, поэтому они занимают центральное место в спорах о причине появления у человека любви к музыке. Томас Фриц из Института когнитивных и неврологических наук имени Макса Планка в Лейпциге решил выяснить, как люди, незнакомые с европейской музыкой, реагируют на консонанс и диссонанс; он отправился в экспедицию в Африку, в Камерун, чтобы провести эксперименты с представителями племени мафа. Мафа живут на крайнем севере горной местности под названием Мандара. В самых отдаленных деревнях там нет электричества, и люди находятся в культурной изоляции из-за инфекционных заболеваний, таких как малярия. В ритуалах мафа используются звуки, и Томас однажды мне их продемонстрировал. Они похожи на нестройный хор старых клаксонов — эту музыку издают флейты, в которые дуют изо всех сил. Томас сравнивал реакцию африканцев и европейцев на произведения разного музыкального стиля, от рок-н-ролла до ритуальных звуков мафа, в том числе на вариации каждой пьесы после электронной обработки, которая вносила сильный диссонанс. Обе группы отдавали предпочтение оригинальным произведениям, а не обработанным версиям.

С точки зрения европейца, все просто. Диссонирующие звуки кажутся нам неприятными, потому что такое предпочтение «встроено» в наш мозг, поэтому оно лежит в основе музыкальных произведений. Но, как отметили многие ученые, в древности многие культуры предпочитали диссонанс. Однажды я брал интервью для радиопрограммы BBC у Десиславы Стефановой, руководителя Лондонского болгарского хора. Вместе с коллегами она продемонстрировала мне технику «колокольного звона». Они пели две ноты, создававшие самый сильный диссонанс, какой мне только приходилось слышать. Анализ звука показал, что эти ноты попадают в одну критическую полосу внутреннего уха, а их частоты разнесены так, чтобы максимально усилить диссонанс. Но певцы не переходили от диссонанса к консонансу, а оставили его парить в воздухе. Они наслаждались диссонансом и не чувствовали необходимости в его устранении.

Изучив имеющиеся данные, я пришел к выводу, что людям изначально нравится консонанс и не нравится диссонанс, но это предпочтение может быть изменено музыкой, которую мы слышим на протяжении жизни начиная с третьего триместра в утробе матери. Какие эволюционные факторы могли сформировать это предпочтение? В последнее время самые разные особенности человека все чаще приписывают эволюции, описывая события прошедших эпох с точностью, которую наука считает невозможной. Согласно одной из теорий, наши предпочтения представляют собой побочный продукт обучения, когда слуховой аппарат приспосабливался понимать речь в шумных местах[388]. Речь и пение тесно связаны — мы в буквальном смысле поем гласные звуки во время разговора. Эта теория также согласуется со взглядами психолога Стивена Пинкера. Известно его определение музыки как «слухового чизкейка», чего-то приятного, но не обладающего адаптивной функцией, конечного продукта других эволюционных вызовов, таких как обучение языку.

Мне трудно поверить, что музыка не служит эволюционным целям. Чарльз Дарвин полагал, что музыка была проявлением сексуальности, эквивалентом криков ухаживания у животных, например австралийского лирохвоста. Самец лирохвоста строит в джунглях сцену, с которой исполняет удивительную песню, в которой объединяется все, что он слышал. Он передразнивает крики двух десятков других видов птиц, в том числе птицы-бича и кукабарры, и даже щелчки затвора фотоаппарата, автомобильные гудки и тарахтенье бензопилы лесорубов. Музыка часто имеет отношение к любви и сексу, но не ограничивается этой областью и переходит в абстрактное искусство, не связанное с воспроизведением. Когда я присутствовал на исполнении пьесы Джона Кейджа «4′33″», то испытал чувство единения с остальной аудиторией. Робин Данбар из Оксфордского университета считает, что исполнение музыки играет важную роль в формировании социальных связей и способности к совместным действиям — и это одна из причин нашего эволюционного успеха[389]. Музыка также важна для формирования связей между родителями и детьми — от колыбельных до акцентированной материнской речи (сюсюканья), которая помогает младенцам научиться говорить.

Каковы бы ни были истоки нашей любви к музыке, она оказывает на нас сильное влияние. Она активирует большее количество участков мозга, чем любой другой из известных стимулов. Музыка, которая нам нравится, возбуждает центры удовольствия, вырабатывающие химический медиатор дофамин. Подобная реакция наблюдается при других доставляющих удовольствие занятиях, таких как секс, еда и прием наркотиков. А как реагирует мой мозг на звон Биг-Бена? Нейробиологи подробно не изучали нашу реакцию на колокольный звон и другие звуковые знаки. Но с учетом эмоциональной связи с природными звуками и другими знакомыми шумами я вполне допускаю существование нейрохимической связи между звуковыми знаками и удовольствием даже для несколько диссонирующего тона Биг-Бена.

Такие важные и влиятельные институты, как муниципалитеты, церкви и монастыри, используют колокола для указания времени как сигнал начала богослужений, а также отмечают ими важные исторические события. Колокола могут предупреждать об опасности, призывать к оружию, звучать в честь военных побед, крещений, свадеб и похорон. Ален Корбен, изучавший роль колоколов в сельской Франции в XIX в., приводит убедительные аргументы в пользу того, что звуковой отпечаток «метил» территорию общины как в социальном, так и в административном плане. Колокола сигнализировали об окончании рабочего дня, и жители должны были оставаться в пределах слышимости[390].

Церковные колокола можно услышать в любом уголке мира, однако в большинстве случаев они просто звонят — отверстие колокола обращено вниз, а язык раскачивается и ударяется о стенки изнутри. Звонари используют разные методы, чтобы создать типично английский звук, или перезвон, который возник в XVI в. и который можно услышать каждые выходные в церквях всей страны. При перезвоне несколько колоколов создают определенный ритм, который можно назвать предшественником минималистских произведений Стива Райха или Филипа Гласса.

Мне всегда хотелось узнать побольше о перезвоне, поэтому одним осенним днем, за пару месяцев до экскурсии на Биг-Бен, я направился к церкви неподалеку от дома. Это деревенская церковь в готическом стиле, которую посещают прихожане одного из пригородов Манчестера. Не обращая внимания на прилавок с джемом и пирожными перед входом и выставку свадебных фотографий в нефе, я поднялся по очень узкой винтовой лестнице, нырнул в низкую дверь и вошел в комнату звонаря. Из отверстий в потолке свисали толстые веревки, каждая со специальной шерстяной петлей. Пол, один из штатных звонарей церкви, подробно рассказал мне о перезвоне. Другой штатный звонарь, увлеченный парень по имени Джон, показал настольную модель колокольни. Кроме того, с помощью веб-камеры я мог видеть, что происходит на колокольне.

Каждая веревка идет к бронзовому колоколу через отверстие в потолке. Шесть колоколов церкви Святого Иоанна издают первые ноты основной музыкальной гаммы, но мелодичность не является главной целью. Несколько звонарей тянут за веревки и звонят в колокола в последовательности, подчиняющейся строгому математическому закону. Напротив Пола стоит белая доска, на которой пишут фломастером, покрытая сеткой цветных цифр, соединенных линиями, указывающими последовательность, в которой должны звонить колокола. Пол объяснил, что колокольный звон требует от звонаря дисциплины и жесткой регламентации, когда «уши открыты, а глаза не отрываются от белой доски»[391].

Джон и Пол могут с большой точностью управлять моментом удара, потому что каждый колокол подвешен на большом колесе, которое совершает полный оборот. Прежде чем ударить в колокол, Джон с помощью веревки переворачивает его, направляя отверстие вверх. В таком положении колокол остается до тех пор, пока звонарь снова не тянет за веревку, опрокидывая колокол; он описывает полный круг и снова замирает отверстием вверх. Еще раз дергая за веревку, Джон поворачивает колокол в другом направлении, и тот снова совершает полный оборот. Колокола очень тяжелые, и Джон объяснил, что с ними нужно сотрудничать, а не сражаться. Мне как новичку доверили только половину работы — звонарь заставит колокол описать первый круг, а я поверну его в другую сторону. Веревка висела прямо передо мной, и я ухватил петлю, как биту для крикета. Когда Джон потянул за веревку, заставив колокол подняться, мои руки взлетели вверх; я пытался потянуть веревку вниз, но сделал это не вовремя и не смог повернуть колокол в противоположном направлении. После нескольких попыток мне удалось поймать ритм. Когда колокол только начинает наклоняться в нужном направлении, настойчивое и плавное движение веревки вниз заставляет его сделать полный оборот.

Желая больше узнать о реакции людей на колокольный звон, я обратился к музыканту Питеру Кьюсаку, который лет десять назад в Лондоне начал изучать реакцию слушателей. Его метод обманчиво прост. Он спрашивает: «Какой звук Лондона вам нравится больше всего и почему?» Вопрос не только дает материал для исследования Питера, но и раскрывает индивидуальное отношение к звукам. Проект «Любимый звук» подхватили другие энтузиасты, и затем исследование проводилось в разных городах мира, в том числе в Пекине, Берлине и Чикаго.

В Лондоне люди, отвечая на вопрос Питера, часто называли Биг-Бен, но не всегда имели в виду звук самого колокола. Они вспоминали паузы между ударами — моменты ожидания следующего удара, когда слуховая зона коры мозга активизируется, готовясь к новому звуку; нечто подобное я остро ощущал на колокольне. На улице Биг-Бен звучит совсем по-другому, поскольку фактор ожидания ослабляется шумом транспорта. 150 лет назад, когда впервые прозвучал удар большого колокола, жители Лондона могли слышать его издалека. В наши дни характерные звуки в большей степени локализованы, и виновата в этом шумовая завеса современных городов.

Кокни, представители рабочего класса из лондонского Ист-Энда, известны своим рифмованным сленгом: они говорят «apples and pears» вместо «stairs», «plates of meat» вместо «feet» и «trouble and strife» вместо «wife». Настоящим кокни считается тот, кто родился в пределах слышимости колоколов церкви Сент-Мэри-ле-Боу. Но акустические исследования показывают, что настоящих кокни скоро не станет, поскольку зона слышимости церковных колоколов уменьшилась настолько, что в ней не осталось ни одного родильного дома[392]. Сто пятьдесят лет назад Лондон был тихим, как современная деревня, — уровень шума по вечерам, по всей видимости, не превышал 20–25 децибел, а колокольный звон был слышен на расстоянии 8 километров. Сегодня уровень шума в Лондоне, как правило, составляет около 55 децибел, и колокола слышны в лучшем случае на расстоянии полутора километров.

За полгода до близкого знакомства с Биг-Беном я оказался всего в 500 метрах от церкви Сент-Мэри-ле-Боу, рядом со звуковой скульптурой под названием «Кортиев орган» (рис. 8.8). Работа Фрэнсиса Кроу и Дэвида Прайора предназначена для преобразования и ослабления шума окружающей среды, например от транспорта, который заглушает лондонские колокола. «Кортиев орган» состоит из девяноста пяти прозрачных вертикальных цилиндров из акрила, каждый диаметром около 20 сантиметров и высотой 4 метра. Кортиев орган, расположенный в канале улитки нашего внутреннего уха, преобразует звуковые колебания в электрические импульсы. Скульптура напоминала гигантскую детскую игрушку; лес прозрачных цилиндров искажал фигуры проходящих мимо людей.

Рис. 8.8. «Кортиев орган»

Конструкция скульптуры опирается на область знания, которая возникла как следствие еще одного произведения искусства. В 1977 г. в Мадриде был установлен «Орган» работы Эусебио Семпере — большой круг из вертикальных стальных цилиндров. Но лишь в 1990-х гг. измерения, проведенные Франсиско Месегером и его коллегами из Института материаловедения в Мадриде, показали, что эта минималистская скульптура изменяет звук. Сфера интересов Месегера — фотонные кристаллы, крошечные структуры, изменяющие характеристики света. Если направить белый свет на такой кристалл, то некоторые цвета спектра останутся внутри и не пройдут сквозь него. Если вы возьмете павлинье перо и покрутите в руках, то увидите, как меняется его цвет. В природе самые яркие цвета, например на крыльях бабочек, на теле кальмара или на перьях колибри, получаются с помощью фотонных кристаллов, а не пигментов.

После беседы со специалистом по акустике Хайме Линаресом Месегер понял, что если фотонные структуры увеличить, то получится звуковой кристалл, не пропускающий звуки определенной частоты. В 2011 г. я показал, что звуковые кристаллы также интенсивно отражают некоторые частоты — эффект, похожий на переливчатость крыльев бабочки (к сожалению, он делает звук неприятным)[393]. Размеры «Органа» прекрасно подходили для того, чтобы Месегер и Линарес могли проверить свое предположение: 4 метра в диаметре, с расстоянием между цилиндрами около 10 сантиметров[394].

С одной стороны скульптуры Месегер установил динамик, создающий шум. Микрофон на противоположной стороне подтвердил гипотезу ученых: обнаружились запрещенные зоны, то есть частоты, которые не могли пройти сквозь лес цилиндров. Причиной этого эффекта является интерференция, явление, которое впервые объяснил британский физик Томас Юнг в 1807 г. Юнг был вундеркиндом, в девятнадцать лет говорившим на четырнадцати языках, и получил медицинское образование. Его классический эксперимент с двумя щелями, который до сих пор демонстрируют в школах, показан на рис. 8.9. Когда монохромный свет пропускают через две щели, на экране образуется узор из светлых и темных зон. В некоторых местах пики и впадины волн от двух щелей совпадают — усиливающая интерференция, — в результате чего образуются яркие участки. Если две волны приходят в противофазе и взаимно уничтожаются, то возникают темные участки — это ослабляющая интерференция.

Рис. 8.9. Эксперимент Томаса Юнга с двумя щелями

Тот же эффект можно продемонстрировать для звука, если взять динамик и экран со щелями, расположенными дальше, чем для света. Можно также усложнить эксперимент, увеличив количество щелей или поставив несколько экранов друг за другом. А если убрать экраны и каждую щель заменить цилиндром, то получится звуковой кристалл, похожий на скульптуру Эусебио Семпере. Как и в эксперименте с двумя щелями, прохождение звука через лес цилиндров определяется усиливающей и ослабляющей интерференцией — некоторые частоты оказываются запертыми внутри, многократно отражаясь между цилиндрами и не выходя наружу.

После того как ученые выяснили, что звуковые кристаллы блокируют звук, начались эксперименты по использованию таких звуковых барьеров. Но кристаллы ослабляют только несколько вполне определенных частот. Следовательно, цельный барьер из дерева и бетона почти всегда эффективнее останавливает широкополосный шум. Моя коллега из Солфорда, Ольга Умнова, экспериментировала с акустической черной дырой, которая поглощает более широкий диапазон частот. Черная дыра состоит из цилиндров, диаметр которых на краю звуковых кристаллов постепенно уменьшается. В результате образуется внешняя оболочка, которая направляет звук внутрь, где он может быть подавлен обычными звукопоглотителями[395]. Звуковые кристаллы также привлекли внимание средств массовой информации как средство получить звуковой эквивалент плаща-невидимки Гарри Поттера. «Неслышимый плащ» окружает объект, направляя звуковые волны в обход, так как они не отражаются от объекта. К сожалению, звуковые кристаллы часто получаются слишком большими для практического применения, поскольку длина звуковых волн велика, особенно по сравнению со светом.

В «Кортиевом органе» отсутствуют некоторые акриловые цилиндры, и в результате в центре скульптуры имеется извилистый проход. Равномерное распределение цилиндров должно привести к тому, что скульптура усиливает одни частоты и подавляет другие. Но я выбрал неудачный день. Неподалеку рабочие ремонтировали дорогу. Я пытался уловить слабые изменения звука, но отбойные молотки то замолкали, то начинали работать снова, в случайном порядке, и было невозможно определить, как звуковой кристалл преобразует шум.

В конце лета скульптуру установили вблизи дамбы на реке Северн в Англии. Постоянный шум от падающей воды позволил услышать, как изменяется звук. Фрэнсис Кроу рассказывал мне, что эффект становится заметнее, если войти внутрь скульптуры. Лес из цилиндров немного подавляет отдельные частоты шума, но их отсутствие трудно услышать. Однако если снова выйти наружу, то становится заметно их возвращение. В этом есть смысл, потому что наш слух работает как система раннего предупреждения, которая реагирует на новые звуки, а не на их отсутствие.

Фрэнсис объяснил мне, что одна из целей его работы — изменить то, как люди слышат: «Слух сохраняется, но формируется скульптурой»[396]. Это звуковой эквивалент серии работ «Небесные пространства» художника Джеймса Таррелла. Они представляют собой просторные помещения, в которых посетители смотрят на небо через отверстие в потолке, обрамляющее свет и пространство. «Кортиев орган» обрамляет наш слух. Чтобы оценить производимый им эффект, требуется время; вблизи плотины люди обычно задерживаются и предаются размышлениям. Один из посетителей провел внутри скульптуры более получаса. «Я создал собственную симфонию», — сказал он. Другой турист описывал слабые колебания звука внутри как «дезориентирующие». Звуковое искусство невозможно почувствовать быстро. Беглый взгляд на произведение изобразительного искусства, скорее всего, откроет вам больше чем короткое знакомство с саунд-артом.

Многие минималистические скульптуры искажают звук. Несколько произведений Аниша Капура представляют собой большие вогнутые зеркала. Я отправился посмотреть на композицию «Ее кровь» (1998) в художественной галерее Манчестера в Англии. Она представляет собой три громадные вогнутые чаши диаметром 3,5 метра, установленные вертикально у стен зала. Две из них отполированы до зеркального блеска, третья заляпана темно-красной краской. Когда посетители приближаются к чаше, отражение их фигуры искажается. На определенном расстоянии они видят себя словно размазанными по нижней половине зеркала; по мере приближения их отражение вдруг преобразуется в концентрические кольца. В этой точке находится фокус — как для света, так и для звука. Сотрудники галереи заметили, что чаши искажают голос, и теперь предлагают посетителям произнести несколько слов.

Вогнутые зеркала композиции «Ее кровь» ведут себя так же, как обтекатель антенны в Тойфельсберге. А вот гигантские произведения Ричарда Серры в Музее Гуггенхайма в Бильбао издают на удивление разнообразные звуки, как будто их специально создали для звуковых эффектов. «Материя времени» представляет собой инсталляцию из семи гигантских скульптур — спирали, закрученные ленты и волны из покрытой ржавчиной стали. Коричневые металлические стены имеют наклон, образуя узкие извилистые проходы, иногда в виде перевернутой буквы «V»; это дезориентирует и нарушает чувство равновесия. Похоже на гигантский стальной лабиринт — мне все время казалось, что за углом меня поджидает Алиса из Страны чудес.

Когда я пришел в галерею, она была наполнена громкими голосами школьников. Внутри некоторых скульптур я ощущал эффект замкнутого пространства: окружающий шум стихал, и мой слух улавливал отражения от стальных стен. Звук менялся, как в «Кортиевом органе».

К счастью, у меня с собой была пресс-карта, и, значит, я мог достать диктофон, дождаться момента, когда я не буду мешать остальным, и хлопнуть в ладоши, чтобы оценить акустику. В центре гигантских спиралей имелись большие круглые площадки диаметром около 8 метров. Отражения фокусировались в центре площадок. Такая фокусировка создавала эхо, похожее на пулеметную очередь, — звуковые отражения проносились мимо меня каждые двадцать миллисекунд. В некоторых местах я топал ногой, и конструкция отзывалась звуком лопнувшей струны, напоминавшей колебания очень длинной пружины. Как уже отмечалось в главе 5, некоторые скульптуры представляли собой великолепные шепчущие галереи, которые почти без потерь переносили мой голос из одного конца в другой, причем звук прижимался к стальным стенкам.

Больше всего мне понравилась «Змея», скульптура из трех длинных, высоких стальных листов, образовавших 30-метровый извилистый коридор. Ширина проходов не превышала одного метра, и резонанс такого узкого пространства окрашивал мой голос. В определенном месте, где высоко над скульптурой находился плоский участок потолка, звук, словно мячик, скакал между полом и потолком. Кроме того, звук распространялся по узкому проходу и отражался от других скульптур у противоположного конца, возвращаясь в виде рассеянного эха. Интересно было также топать ногами, потому что в определенных местах получался звук, похожий на выстрел из ружья. Я был не единственным, кто наслаждался искажением звука; другие посетители кричали «ола», «эхо» и «бу-у».

Когда Питер Кьюсак расспрашивал жителей Лондона о любимых звуках, они часто называли обычные, повседневные звуки. Все зависит от личных предпочтений, и семантический смысл звука часто важнее, чем чисто физические характеристики звуковой волны. Если вы на секунду отвлечетесь от чтения и прислушаетесь, то что вы услышите? Я различаю голоса, доносящиеся из соседнего офиса, стук капель дождя о тротуар и шаги в коридоре. У вас тоже получился список источников звука? Я подумал о «голосах, дожде и шагах», а не «бормотании, шлепках и топоте». Мы описываем то, что слышим, в основном в терминах источников и метафорического значения, а не в терминах характерного звука.

Но иногда физические характеристики выходят на первый план. Громкий звук, например взрыв, вызывает реакцию «сражайся или беги». Рев пролетающего над головой самолета не сравнится по громкости с грохотом взрыва, однако он может помешать разговору. Мелодия — это всего лишь последовательность абстрактных нот, но она способна затрагивать наши чувства, вызывая радость, печаль и любовь. Тем не менее для большинства обычных, повседневных звуков важен источник. Мозг по возможности идентифицирует источник, и наша реакция зависит от отношения к причине звука. Если вы слышите автобус на городской площади, то ваши дальнейшие действия определяются тем, хотите ли вы сесть в него и как вы относитесь к общественному транспорту. Что такое автобус — пустая трата денег налогоплательщиков, мешающая движению, или общественное благо, помогающее бороться с загрязнением окружающей среды и пробками на дорогах?

Вот почему вопрос Питера о любимых звуках зачастую выявляет звуки, совсем не привлекательные с эстетической точки зрения: объявление «Будьте осторожны при выходе из вагона» в лондонском метро, вой сирены патрульной машины полиции в Нью-Йорке или крики продавцов на турецком базаре на Турмштрассе в Берлине.

Меня поразило сходство ответов на вопрос о любимых звуках с тем, что корреспонденты сообщали Эндрю Уайтхаусу о птичьем пении. Многие истории рассказывали вовсе не о тех городских звуках, которые вызывали благоговение, удивление или были самыми красивыми. Это вовсе не звуковой эквивалент Тадж-Махала, моста Золотые Ворота или Большого каньона; люди говорили о звуках, которые напоминают о памятном месте или событии, а также о тех, которые мы слышим ежедневно. В ответах часто присутствовали звуки транспорта. Как бы то ни было, передвижение по городу — важная часть нашей жизни и работы. Представьте, если бы исследователи спрашивали о любимых видах Лондона; вероятно, респонденты перечислили бы самые красивые или необычные достопримечательности, такие как собор Святого Павла, Лондонский глаз или Тауэрский мост. Исключением является звон Биг-Бена — этот звук не только красив, но для каждого британца также исполнен глубокого смысла, исторического, личного и общественного.

Питер поддерживал проект «Любимый звук» более десяти лет, и за это время некоторые звуки уже исчезли. Раньше прибытие поездов на лондонские вокзалы сопровождалось стаккато хлопающих дверей, когда пассажиры выходили из вагонов. Этот звук исчез после замены подвижного состава. То, что пришло ему на смену, можно услышать в любом уголке мира — результат глобализации технологий и товаров. К сожалению, с точки зрения акустики города становятся похожими друг на друга, теряют индивидуальность подобно тому, как становятся похожими их главные улицы.

Эндрю Уайтхаус обнаружил, что пение птиц может усилить ностальгию по дому. Похожее чувство я испытал в Гонконге, но причиной был совсем другой звук. Больше всего мне запомнился галдеж огромных толп филиппинок, которые заполняли тротуары и торговые центры. Под башней HSBC находится большая крытая площадь, наполненная пронзительными женскими голосами. Для жителей Гонконга этот звук привычен; по воскресеньям филиппинские домработницы собираются в центре города, расстилают пледы для пикника и общаются с подругами. Но для иностранца вроде меня это было удивительное зрелище, увидеть которое можно только в Гонконге.

Крытая площадка под башней усиливала женские голоса, что делало их еще заметнее. Звуковые достопримечательности могут создаваться бетоном, кирпичом и камнем города, поскольку эти материалы образуют пространства, удивительным образом меняющие звук. Пешеходный туннель в Гринвиче из главы 4 присутствует в списке любимых звуков жителей Лондона, поскольку он искажает голоса и звук шагов.

Когда я узнал о Давиде Тидони, то понял, что нашел родственную акустическую душу, поскольку он исследует неизвестные звуковые эффекты городских ландшафтов. В одном из своих проектов Давиде надувает и протыкает воздушные шарики, оживляя звуковую среду. Короткий, громкий и резкий хлопок идеален для выявления акустических характеристик. Мне повезло, и мы познакомились; у него появилось свободное время, чтобы приехать ко мне, поскольку его вынудили взять выходной. Охрана возражала против хлопков и записи звука в лондонском районе Барбикан.

Я решил устроить Давиде прогулку по каналам Манчестера и оценить акустику укромных уголков, узких проходов и арок, появившихся еще в эпоху промышленной революции. После ланча мы зашли в магазин за воздушными шариками, а затем направились к набережной Рочдейлского канала. Этот канал, открытый в 1804 г., был первым, который проложили через Пеннинские горы, разделяющие восток и запад в северной части Англии. Под невзрачным, низким арочным мостом я положил на землю цифровой диктофон. Затем Давиде надул новенький желтый воздушный шарик в виде длинного бугристого червяка с двумя усиками на конце. Приготовив иголку, он терпеливо ждал, пока стихнет шум от проезжавших по мосту машин. Громкий хлопок лопнувшего червяка сопровождался серией отражений, грохотавших под аркой[397].

За ланчем мы долго обсуждали достоинства разных типов воздушных шаров — этим и объясняется попытка использовать симпатичного червяка. Но после первого опыта мы вернулись к обычным круглым шарам, поскольку их более короткий и резкий хлопок лучше выявляет окружающую акустику. Давиде объяснил мне, что его цель заключается в установлении связи с окружающим пространством. «Удивительно наблюдать, как вроде бы одинаковый жест или звук по-разному воспринимается в зависимости от местоположения слушателя и его эмоционального состояния»[398].

Давиде использует воздушные шарики, чтобы помочь людям лучше понимать свое окружение, тренирует их чувствительность к звуку. Видеозаписи этих прогулок демонстрируют, что люди сначала пугались громких хлопков и морщились — даже те, кто втыкал иглу в шарик и знал, что он должен лопнуть. Затем люди улыбались, смеялись или удивленно прислушивались к необычному эху, которое они сами вызвали; Давиде рассматривает эти реакции как «потребность внешнего проявления чувств». На одной видеозаписи молодая женщина восклицает: «Bellissimo!»[399] — и начинает оглядываться, пытаясь понять, откуда идет звук. Эти реакции позволяют понять, как устроен наш слух. Сначала испуг — бессознательный рефлекс, предназначенный для того, чтобы избежать травмы. Люди моргают, защищая глаза, и напрягают мышцы, опасаясь физического воздействия. Этот рефлекс очень быстрый, проходящий по короткому нейронному проводящему пути всего за 10–150 миллисекунд. Медленная вторичная реакция, например смех, наступает после того, как у мозга появляется возможность оценить ситуацию и понять, что опасности нет.

У Давиде есть замечательная идея акустического подарка: «Обычно я отправляю приглашение человеку, которого считаю близким другом, и мы вместе слушаем место, имеющее для меня особенное значение». Нас с Давиде нельзя назвать близкими друзьями, но во время прогулки по Манчестеру мы посетили одно место, которое я мог бы назвать своим подарком ему, — причал Кастлфилд, построенный в 1765 г. в конце Бриджуотерского канала. Считается, что это первый канал, проложенный в Англии, и он предназначался для доставки угля в Манчестер в первые годы промышленной революции. Через канал перекинут железнодорожный мост XIX в., образующий высокую и узкую арку с необыкновенно долгим эхом. Мы стояли в этой кирпичной арке, хлопали в ладоши и кричали, очарованные неумолкающим звуком. Время реверберации в этом узком пространстве гораздо больше, чем в концертном зале.

Несмотря на красивый звон, колокола являются источником многочисленных жалоб на шум. Один из таких примеров — церковь Всех Святых в английской деревне Рингтон. Квадратная колокольня церкви, построенной в конце XV в., вмещает десять колоколов. На протяжении ста лет они звонили каждые четверть часа, днем и ночью, но весной 2012 г. колокола умолкли — местные власти официально объявили их источником шума. К счастью, удалось достигнуть компромисса — ночью колокола звонят лишь каждый час[400].

Местоположение произведений звукового искусства тоже следует выбирать очень тщательно, чтобы они не стали источником аналогичных жалоб. Я обсуждал эту проблему с Энгусом Карлайлом, специалистом по саунд-арту из лондонского Университета искусств. Он предположил: «Похоже, мы очень терпимы к явному визуальному уродству искусственной среды. Мы также терпимы к смешению архитектурных стилей… Но я подозреваю, что мы с меньшей симпатией отнесемся к такой же плотности креативных звуковых интервенций»[401].

Киномонтажер Энтони Гиббс в телефонном разговоре со мной высказал похожую мысль. Я позвонил ему потому, что он является автором одного из немногих учебников по саунд-арту. Он утверждал, что акустический эквивалент крупного произведения изобразительного искусства должен делать такое же смелое акустическое заявление — другими словами, быть громким. «Мы как публика, как культура, не любим громких звуков… — объяснял он. — Очень трудно убедить людей, что они должны уважать шум как искусство»[402]. Например, если людям не нравится вид такого монументального произведения изобразительного искусства, как 120-метровая Дублинская игла, то они могут просто на нее не смотреть. А чтобы отгородиться от саунд-арта, нужны затычки в ушах.

Жаль, что у нас довольно мало общественного звукового искусства, поскольку многие самые известные в мире достопримечательности — это скульптуры: статуя Свободы в Нью-Йорке, Большой сфинкс, охраняющий пирамиды в Гизе, статуя Христа над Рио-де-Жанейро. В последние десятилетия власти обратились к общественному искусству как к способу сплочения сообществ, привлечения туристов и как к символу возрождения. В результате появились такие замечательные работы, как «Ангел Севера» Энтони Гормли. Эта огромная ржавая фигура с размахом крыльев больше, чем у реактивного лайнера, возвышается над английским городом Гейтсхедом. Могут ли скульпторы создавать звуковые эквиваленты этой гигантской работы — общественное звуковое искусство? Нечто такое, что будет соперничать с Биг-Беном в качестве звуковой визитной карточки города? Энгус Карлайл не видит причин, почему звуковое искусство не может создать «символическую связь между местом и звуком», однако он считает, что звуковое искусство еще не вышло из младенческого возраста и должно укрепить свой авторитет, прежде чем привлечь внимание муниципальных властей[403].

Но встретит ли звуковое искусство более благожелательный прием, если вместо громкого звука оно предложит нечто более мелодичное? У города Ланкастер в Калифорнии находится звуковая достопримечательность, воспроизводящая увертюру к опере Россини «Вильгельм Телль». Как это ни странно, там не используется электроника. Это музыкальная дорога. Мелодия создается вибрацией колес. Сооружение напоминает предохранительную полосу, ребристую поверхность у края дороги, гул от которой предупреждает водителей об опасности. Музыкальная дорога использует канавки, прорезанные в асфальте, а не выступающие ребра, но способ извлечения звука тот же самый. Высота звука зависит от скорости движения автомобиля и расстояния между канавками — чем меньше расстояние, тем выше нота. Дорога вблизи Ланкастера облагораживает предохранительную полосу, меняя расстояние между канавками таким образом, чтобы создать музыку[404].

Канавки были прорезаны в качестве рекламы — возможно, как подражание десятку музыкальных дорог в Корее и Японии или «Асфальтофону», созданному датчанами в 1990-х гг. Я решил посетить Ланкастер, чтобы самому услышать эту музыкальную дорогу.

В субботу днем, в июне, через полгода после экспериментов с воздушными шарами в Манчестере, я свернул с шоссе № 14 на шоссе G, ничем не примечательную дорогу в нескольких милях от города. Через несколько миль дорожный указатель рядом с деревьями сообщил: «Музыкальная дорога города Ланкастера. Полоса». Как только шины моего автомобиля издали первые несколько нот, я улыбнулся этой удивительно глупой затее. Каждый раз, когда шина попадает в канавку на дороге, короткая вибрация передается от шины на подвеску, а затем на раму автомобиля. Внутри вы слышите звук, излучаемый обшивкой салона. Дорога воспроизводит восемь тактов из увертюры «Вильгельма Телля». «Марш швейцарских солдат» представляет собой энергичный галоп, и дорога исполняет первую фразу основной мелодии.

Я развернулся и поехал назад, чтобы повторить попытку. В течение следующего часа я несколько раз проехал по канавкам, устанавливая микрофон в разных местах. Лучшая запись получилась в бардачке. Там микрофон оказался в непосредственной близости от обшивки салона, что увеличивало громкость звука и защищало от высокочастотного шума ветра. Для поддержания постоянной скорости очень пригодился круиз-контроль, следивший, чтобы я не замедлялся и не ускорялся, проезжая музыкальный участок.

Вибрирующие шины и корпус автомобиля излучали звук не только внутрь, но и наружу. Даже на обычной дороге, без канавок, трение шин об асфальт вызывает шум, и инженеры изо всех сил стараются снизить его громкость. Когда я стоял на обочине, то отчетливо слышал мелодию, которую исполняли проезжавшие мимо автомобили; удовольствие мне также доставляли улыбки на лицах водителей и звук убегающих от меня нот. Я стоял у начала канавок, и, когда машина начинала мелодию и исчезала вдали, звучание первой ноты понижалось на три полутона. Это эффект Доплера, хорошо заметный у звуков полицейской сирены и гудка скоростного поезда. Когда машины проносились мимо меня, звуковые волны растягивались и тональность звука понижалась. Я хотел записать как можно больше образцов, особенно когда по музыкальной дороге с разной скоростью ехали два автомобиля, потому что результатом стала бы смесь разных частот. Однако ветер буквально сбивал с ног и создавал слишком сильный шум в микрофоне, чтобы получить качественную запись.

Я проигрывал звук музыкальной дороги разным людям, и многие не могли узнать мелодию, хотя это было популярное классическое произведение, основная музыкальная тема фильма «Одинокий рейнджер» (The Lone Ranger). Проблема в том, что ноты, как правило, звучали на другой частоте. Как объяснил в своем юмористическом блоге физик Дэвид Симмонс-Даффин, проектировщики испортили музыку, неправильно выбрав расстояние между канавками[405]. Для самой низкой ноты, с которой начинается мелодия, расстояние между передними кромками соседних канавок должно составлять около 12 сантиметров, как показано на рис. 8.10[406].

Рис. 8.10. Канавки на музыкальной дороге

Дальше, через тридцать шесть нот, мелодия достигает наивысшей точки, и нота должна звучать на октаву выше, чем первая. Октава — это удвоение частоты, и шина должна ударяться о край канавки в два раза чаще; то есть расстояние между канавками должно равняться 6 сантиметрам. Но реальное расстояние равняется 8 сантиметрам. Это значит, что музыкальный интервал приближается к чистой квинте. Чтобы запомнить музыкальные интервалы, их обычно связывают с определенными мелодиями. Таким образом, вместо двух первых нот баллады «Где-то над радугой» (Somewhere over the Rainbow) водители слышат нечто похожее на первые две ноты главной музыкальной темы фильма «Огненные колесницы» (Chariots of Fire).

Если бы интервал в точности равнялся чистой квинте, то мелодия была бы безнадежно фальшивой, но и в таком виде слушать ее было неприятно, поскольку частота звуков не совпадала с нотами — дорога фальшивила[407]. Принудительное расположение нот через определенные интервалы и запрет звуков с промежуточной частотой — это основа для большей части музыки. Теоретически такой музыкальный инструмент, как тромбон, способен в своем диапазоне генерировать любую частоту. Но результатом такой свободы вряд ли станет красивая музыка. Недаром такой интервал, как октава, встречается практически во всех музыкальных культурах[408]. Удвоение частоты быстро обрабатывается мозгом, потому что сигналы от двух нот, отличающихся на октаву, проходят по одному нейронному пути. Так же работает мозг некоторых других животных. Например, макак можно научить, чтобы они узнавали простые мелодии, представленные одной октавой, такие как «С днем рожденья тебя»[409].

Октава делится на ноты. В западной музыке октавы поделены на двенадцать интервалов, которые называются полутонами, и мелодии обычно используют часть полутонов, которые образуют музыкальную гамму. Но в азиатской музыке, например в гамелане, ситуация иная. Индонезийская гамма делит октаву на пять нот и создает мелодию, похожую на звучание черных клавиш фортепьяно, а в яванской гамме семь разных по длительности интервалов. Таким образом, музыкальные ноты в мелодии определяются не только обработкой сигналов мозгом, но и тем, чему вы научились, слушая музыку. Музыкальная дорога генерирует частоты, не совпадающие с нотами, но возможно, существует культура, в которой ее музыка считалась бы благозвучной.

Слушать дорогу в качестве стоящего на обочине туриста — довольно увлекательное занятие, но представьте, каково приходится местным жителям. На самом деле я стоял у второго варианта дороги. Первая проходила слишком близко к домам, и, как выразился один из горожан, «она будит тебя посреди ночи даже от самого крепкого сна. Моя жена просыпалась три или четыре раза за ночь»[410]. Должно быть, музыка, издаваемая дорогой, была очень неприятной. Представьте, что вы каждую ночь пытаетесь заснуть под испорченную мелодию увертюры к «Вильгельму Теллю», которая звучит каждые несколько минут.

Многие стандарты и нормативные документы, относящиеся к шуму, устанавливают четкие критерии для тонального шума — звуков, в спектре которых есть явно выраженные тона. Мозг обладает удивительной способностью привыкать к шипению и грохоту, но игнорировать тональные звуки гораздо сложнее. Вот почему на протяжении многих столетий именно колокола использовались для подачи сигналов: громкий колокольный звон привлекает внимание.

Спускаясь с колокольни Биг-Бена, я заглянул в помещение, в котором находится механизм часов, где я получил возможность услышать множество замечательных звуков, в том числе от шумных регуляторов скорости, с которой внутри башни опускаются тяжелые гири. Регуляторы представляют собой большие, быстро вращающиеся лопасти с храповым механизмом, звучащим как гигантская футбольная трещотка. Машины коренным образом изменили звуки, которые мы слышим, но было бы упрощением сказать, что весь этот шум вреден. Как мы увидим в следующей главе, некоторые технические новшества — источник акустических чудес будущего.

9

Будущие чудеса

После начала промышленной революции на наши уши обрушились звуки и шумы от механизмов. Бо́льшая часть того, что мы слышим сегодня, — бульканье кипящего чайника, сигнал прихода электронной почты, громкое гудение пылесоса — звуки искусственные и рукотворные. Зачастую они являются побочным продуктом функции, но со временем производители начинают сознательно управлять тем, что слышит потребитель, чтобы доставить ему удовольствие и повысить продажи.

Выбирая автомобиль в салоне, первое, что вы слышите, — не рев двигателя, а щелчок и лязг открывающейся и закрывающейся дверцы водителя, когда вы садитесь в машину. Лет десять назад автопроизводители поняли, что дверные замки и защелки слегка дребезжат, создавая ощущение дешевизны и ненадежности. Новые стандарты безопасности требовали более массивных лонжеронов, что вызвало необходимость облегчить другие части автомобиля, в том числе дверные защелки. Тесты восприятия показывают, что люди ассоциируют качественные продукты с низким звуком — возможно, потому, что прочные объекты обычно массивные и генерируют низкие частоты. Чтобы избавиться от дребезжания защелки, в пространство двери добавили звукопоглощающий материал, который ослабляет высокие частоты, а запирающий механизм доработали таким образом, чтобы он издавал короткий мягкий щелчок[411].

А как насчет электронных устройств, которые не издают никаких звуков? Их часто конструируют таким образом, чтобы они имитировали старые механизмы. Нажмите кнопку цифровой камеры, чтобы сделать снимок, и вы услышите звук механического затвора старого пленочного фотоаппарата. Когда я набираю текст на своем смартфоне, то слышу звук клавиш кнопочного телефона. Но кое-что может радикально изменить наш звуковой ландшафт. Это переход от двигателей внутреннего сгорания к альтернативным источникам энергии. Однако некоторые специалисты опасаются, что на малых скоростях гибридные и электрические автомобили станут слишком тихими и пешеходам будет трудно услышать их приближение.

Автоконцерны экспериментируют, воспроизводя звуки мотора при помощи спрятанных под капотом динамиков, чтобы предупредить пешеходов. Но какие звуки они должны использовать? Нечто знакомое, что сразу же заставит пешехода подумать: «Машина». Компания Nissan выбрала гудение, похожее на звук, который издавал летательный аппарат Скайуокера на планете Татуин. Однако научные эксперименты показали, что люди предпочитают звук двигателя внутреннего сгорания, а не шипение, гудение или свист[412]. Это наследие звуков, оставшихся от устаревшей техники. Вот что писал корреспондент журнала New Scientist: «Представьте, что концепция знакомых звуков появилась раньше. Тогда все машины издавали бы цоканье лошадиных копыт вместо непривычного и сбивающего с толку гудения двигателя внутреннего сгорания?»[413]

А что делать, если имитировать нечего, потому что раньше такой техники не существовало? Некоторые производители электроники обратились к музыкантам. Когда композитора Брайана Ино попросили написать музыку, сопровождающую запуск Windows 95, спецификация содержала около 150 прилагательных: «Музыка должна быть вдохновляющей, сексуальной, стимулирующей, дерзкой, ностальгической, сентиментальной…» — сложная задача, особенно с учетом того, что длительность музыкального фрагмента не должна была «превышать 3,8 секунды»[414].

Для коротких функциональных звуков разработчики могут создавать щелчки, гудки или жужжание. Зачастую они берут запись какого-либо естественного звука и обрабатывают его с помощью программы. Обработка звука может изменить его практически до неузнаваемости, но первоначальный природный звук придает конечному результату естественную сложность, которая способствует его убедительности. Звук «разблокировки» айфона очень похож на щелчок при раскрытии клещей с фиксатором. Функциональные звуки воспринимаются лучше всего, когда они соответствуют размерам цифрового устройства, то есть используют частоты, которые могло бы издавать механическое устройство такого же размера. При должном соответствии звука и функции электронный прибор начинает восприниматься как механический[415].

Нас начинает раздражать, что звуковая среда насыщается звуками, изначально предназначенными для продажи товара. Глобализация технологий также приводит к сопутствующей гомогенизации шумов, которые фоном присутствуют в нашей жизни. Звучание электронных устройств можно настроить по своему вкусу, но это не всегда хорошая идея. Я помню, какую какофонию создавали персонализированные звонки вызова — к счастью, эта мода уже прошла. Я бы предложил, чтобы такая «персонализация» была массовой, с использованием звуков, соответствующих местной культуре и истории. Наверное, электромобили в Бангкоке могли бы воспроизводить стук, который издает повозка рикши, а жители Манчестера могли бы настроить сигналы вызова своих телефонов так, чтобы они имитировали лязг ткацких станков, которые преобразовали город в эпоху промышленной революции.

Оглядываясь на пару десятилетий назад, я понимаю, что некоторые современные звуки — это ностальгические звуковые чудеса. В этом можно не сомневаться, потому что такое уже случалось. Когда я слышу двухтональный сигнал Pong, то вспоминаю, как подростком играл в эту компьютерную игру. Судя по реакции людей на пение птиц, звуковая ностальгия может относиться не только к самым необычным или эстетически привлекательным звукам; ее причиной могут стать повседневные звуки, ассоциирующиеся с дорогими для человека воспоминаниями. В будущем супруги, возможно, будут говорить не только о «нашей мелодии», но и о «нашем сигнале»; они будут с теплотой вспоминать сигнал, указывающий, что на Facebook пришло сообщение от любимого.

К архитектурной акустике мое внимание привлек сплав объективности физики и субъективности восприятия. Инженеры могут пользоваться сложными компьютерными программами для моделирования физики звуковых волн, но это ничего не значит, если слушатели считают акустику плохой и находят звук неприемлемым. В большом концертном зале публика хочет, чтобы акустика усилила ее удовольствие от музыки. В шумной школьной столовой учеников раздражает, что они не могут без помех разговаривать с друзьями. Ученые выяснили физиологию слуха, но мы совсем мало знаем о том, как мозг обрабатывает звук и эмоционально реагирует на него. Несмотря на этот пробел в знаниях, в нашем распоряжении есть компьютерные модели, которые позволяют инженерам рассчитать, какое количество звукопоглощающего материала требуется, чтобы в школьной столовой стало тихо, или какой формы должен быть концертный зал, чтобы музыка в нем звучала богаче. Тем временем ученые стараются смоделировать и те процессы, которые происходят у нас в мозгу.

Во всех архитектурных звуковых чудесах, которые я посетил, характерные особенности каждого места определялись тем, что происходило после начального импульса от лопнувшего воздушного шарика, хлопка в ладоши или пистолетного выстрела. Психологи и нейробиологи только начинают осознавать, какую важную роль в нашей реакции на звук играет ожидание. Самым ярким примером этого может служить музыка, в которой композиторы играют на чувствах слушателя, обманывая его ожидания. Ученые проверили эту гипотезу, измеряя электрическую проводимость кожи, когда нота или аккорд музыкального произведения менялись на нечто неожиданное. При этом потоотделение слушателя немного усиливалось — физиологический признак эмоциональной реакции[416]. Обманутые ожидания повлияли на мое восприятие пистолетного выстрела в нефтехранилище в Инчиндауне (см. главу 1). Я предполагал большое время реверберации, но был потрясен настоящим цунами звуков, которые невероятно долго не затихали. Если открыть книгу по архитектурной акустике и взглянуть на таблицу, в которой приведено время затухания для аудиторий, концертных залов и соборов, то становится ясно, что ни одно из приведенных там значений не идет ни в какое сравнение со временем, которое я измерил в Инчиндауне. В этом подземном комплексе, спрятанном внутри холма, я чувствовал себя благородным исследователем прошлого века: тесный вход в бетонную камеру через узкую трубу, откровение потрясающего звука и, разумеется, ощущение уникальности происходящего, вызванное тем, что до меня еще никто не измерял акустику этого помещения.

Я обнаружил, что невзрачные здания, заброшенные военные объекты и разрушенные заводы обладают необычной акустикой. Старые градирни электростанции Торп-Марш в Англии — одно из звуковых чудес, которые мне не довелось услышать. Станцию закрыли в 1994 г., но высокие кирпичные башни, похожие на песочные часы, остались на месте. По сообщению одного из моих корреспондентов, советовавшего посетить заброшенную электростанцию, внутри 100-метровых башен было «потрясающее» эхо. Вдобавок башни не охраняются, и попасть в них можно с проходящей рядом дороги. Поэтому в один из осенних дней, уже после знакомства с другими акустическими чудесами, я собрал свое звукозаписывающее оборудование и отправился в путь. Побывав в обтекателе антенны на холме Тойфельсберг, я представлял, какие звуковые эффекты ждут меня в градирнях: скорее всего, сфокусированное эхо в центре, реверберирующее у меня над головой, и эффект шепчущей галереи по краям. Я захватил с собой саксофон, подумав, что будет интересно поимпровизировать с эхом и посмотреть, что из этого выйдет.

Но, увы! От башен остались лишь несколько огромных куч мусора. Градирни, простоявшие восемнадцать лет в целости и сохранности, были разрушены всего месяц назад. Разочарованный, я отправился обратно. Мне вспомнилась история театра Ла-Фениче в Венеции, одного из лучших оперных театров в мире. Здание было уничтожено пожаром в 1996 г. К счастью, за несколько месяцев до этого в театре проводились бинауральные измерения. Для этого используют манекен с встроенными в голову микрофонами, которые записывают звуки, проходящие по слуховым каналам. В отличие от обычного стерео прослушивание этих записей создает реальное ощущение объема. Бинауральные записи венецианского оперного театра помогли при его реконструкции[417].

Усилия по документированию акустики до сих пор были сосредоточены на зрительных залах, церквях и древних памятниках, таких как Стоунхендж. Запись акустических отпечатков сохраняет их для потомства и дает возможность возродить эти места к жизни или воспроизвести в виртуальной реальности. Но мы должны сохранять и необычную акустику современных сооружений. На крыше заброшенной станции прослушивания на холме Тойфельсберг были три обтекателя, но два из них уже разломаны. Запишет ли кто-нибудь акустическую сигнатуру последнего обтекателя, прежде чем он разрушится настолько, что его звук будет навсегда утерян? Организации, занимающиеся сохранением культурного наследия, должны осознать значение звука и документировать достопримечательности не только с помощью слов и фотографий. Существуют и другие осколки прогресса, которые хранят акустические чудеса, ждущие открытия. И можно не сомневаться, что новые рукотворные сооружения непреднамеренно создают чудеса звука, которыми будут наслаждаться наши потомки.

Эта книга рассказывает о поиске самых необычных звуков, но я заметил, что внимание к выдающимся образцам помогло мне слышать повседневные звуки и наслаждаться ими. В пустыне Мохаве я впервые заметил, как свистит ветер в кроне вечнозеленых растений. Теперь, гуляя около дома, я слушаю шелест платанов на улицах и радуюсь свисту ветра в кипарисах Лейланда, которые считают бичом пригородов. Однажды утром я встал очень рано, чтобы услышать крик выпи, самое необычное пение птицы в Великобритании, а теперь я слушаю обрывки птичьих трелей, когда еду на работу на велосипеде, лавируя между машинами. Я понял, какие разные звуки может издавать вода, от оглушительного рева водопада Деттифосс до тихого журчания ручья в ближайшем городском парке.

На свете много акустических чудес, которые ждут, чтобы их услышали люди. Каждую неделю ученые открывают новые виды животных, и, поскольку почти все они слышат звук или чувствуют вибрации, нам предстоит познакомиться с новыми звуками животного мира. Любители природы получают огромное удовольствие от поиска и записи этих звуков. Все бо́льшую популярность приобретает аудио- и видеозапись с мобильных телефонов. Многие носят с собой технику, которая позволяет записывать акустические чудеса и делиться ими с друзьями. Нас ждут и новые формы поведения природных систем (подобных привлечению лианой летучих мышей, см. главу 3) — новые способы использования звука животными и растениями.

Безэховая камера в моем университете удивляет посетителей, потому что тишина позволяет им услышать свое сердце и душу. Я всегда считал, что неплохо бы установить такую камеру в торговом центре, чтобы большее количество людей могли почувствовать, что такое тишина. Думаю, ее стоило бы сделать прозрачной — почему бы и нет, если уже построен концертный зал с огромными стеклянными стенами? Для этого пенопластовые клинья, покрывающие всю внутреннюю поверхность камеры, пришлось бы заменить прозрачными звукопоглощающими конструкциями. В последнее время отмечается повышенный интерес к прозрачным акустическим материалам, поскольку они соответствуют новому модному направлению в архитектуре, в котором используется много стеклянных поверхностей. Эти материалы напоминают перфорированный пластик, нечто вроде пакетов для свежего хлеба. Они не поглощают звук полностью, но искривление стен прозрачной безэховой камеры, как у нижней половины круглого аквариума, приведет к тому, что отраженный звук будет направляться вверх, фокусируясь над головой слушателей. В этой комнате можно было бы в полной тишине отдохнуть от городского шума, наблюдая за прохожими с хозяйственными сумками в руках.

Для меня стандартная безэховая камера стала привычным местом для научных экспериментов, отчасти потому, что мой мозг автоматически приспосабливается к ее акустике, а отчасти потому, что мне это кажется естественным. Коллекцию звуковых чудес я начал собирать после того, как понял, что должен заново открыть для себя искусство слушать. Пытаясь разбудить свой слух, я участвовал в звуковых прогулках, практиковал безмолвную медитацию, плавал в соленом растворе. Мне представилась возможность познакомиться со скульпторами, звукорежиссерами и музыкантами, которые продемонстрировали завидную восприимчивость и понимание звуков. Они многому меня научили и заставили понять, что ученые и инженеры должны прислушиваться к ним — и к миру, в котором мы живем. Надеюсь, все мы станем слышать необычные звуки, которые нас окружают. Когда мои исследования подходили к концу, я осознал, что изменился. Если мы будем замечать чудеса звука и сохранять их, как пытаюсь делать я, это будет первым шагом к построению мира, более приятного на слух.

Благодарности

Последние двадцать лет у меня была счастливая возможность обсуждать акустику со многими великими людьми. Я бы хотел поблагодарить всех, кто во время работы над этой книгой объяснял мне акустические явления или помогал услышать необычные звуки. Это Кит Аттенборо, Марк Эвис, Майкл Баблок, Барри Блессер, Дэвид Боуэн, Стюарт Брэдли, Эндрю Брукс, Энгус Карлайл, Майк Кэвизел, Доминик Ченнел, Роб Коннетта, Фрэнсис Кроу, Марк Крюнель, Джон Каллинг, Питер Кьюсак, Хелен Черски, Питер Д’Антонио, Билл Дэвис, Чарльз Динен, Стефани Дуади, Джон Древер, Бруно Фазенда, Линда Гедемер, Тим Гедемер, Энтони Гиббс, Венди Хазенкамп, Марк Холдерейд, Дайана Хоуп, Сет Горовиц, Саймон Джексон, Брайан Кац, Пол Кендрик, Аллан Киркпатрик, Тим Лейтон, Джейн Макгрегор, Кэтрин Маклин, Пол Малпас, Барри Маршалл, Хенрик Мэттсон, Брайони Макинтайр, Дэниел Меннилл, Энди Мурхаус, Майрон Неттинга, Стюарт Нолан, Джеймс Паск, Ли Паттерсон, Крис Плэк, Элеонор Рэтклиф, Брайан Райф, Джон Реш, Дункан из Королевского общества защиты птиц (RSPB), Мартин Шафферт, Энн Скибелли, Клэр Сефтон, Джонатан Шиффер, Бриджет Шилд, Мэтт Стивенсон, Давиде Тидони, Руперт Тилл, Ламберто Трончин, Рэми Забар, Натали Вренд, Крис Уотсон, Ник Уитакер, Эндрю Уайтхаус, Хизер Уитни, Паскаль Вайз, сотрудники Лурейских пещер, члены Subterranea Britannica, преподаватели, координаторы, персонал буддистского центра, а также все остальные, которых я случайно забыл включить в этот список.

Я благодарю Совет по физическим исследованиям за грант, который позволил мне выделить время на эту книгу. Благодарю всех, кто помог мне совершенствоваться в популяризации науки, в том числе персонал научного отдела радиостанции BBC и журнала New Scientist.

Мой агент, редакторы и литературный редактор внесли огромный вклад в окончательное оформление книги, значительно улучшив изложение. Я в огромном долгу перед Стефани Гиберт, Томом Майером, Зои Пагнамента, Кеем Педдлом, Питером Таллаком и Джеммой Вейн.

Благодарю Натана Кокса, который помог мне с некоторыми рисунками. И наконец, я хочу поблагодарить тех, кто читал черновики и делился своими замечаниями, — Дебору, Дженни, Питера и Стивена Кокса.

Примечания

1

Spring M. Bexley Academy: Qualifed Success // Building. 2008. June 12.

2

Журнал New Yorker описывает книгу The Phantom Tollboothas как «наиболее близкую к «Алисе в Стране чудес» в американской литературе. См.: Gopnik A. Broken Kingdom: Fify Years of the ‘Phantom Tollbooth’ // New Yorker. 2011. October 17. htp://www. newyorker.com/reporting/2011/10/17/111017fa_fact_gopnik.

3

British Library Sounds. “Programme II: B — Part 1: Listening. Soundscapes of Canada”. htp://sounds.bl.uk/View.aspx?item=027MW1CDR0001255–0200V0.xml, accessed October 6, 2011.

4

Schafer R. M. Te Soundscape: Our Sonic Environment and the Tuning of the World. Rochester, VT: Destiny Books, 1994. 208.

5

Билл Дэвис, из личной беседы, сентябрь 2011 г.

6

Spence C., Santangelo V. Auditory Atention // Te Oxford Handbook of Auditory Science: Hearing, ed. C. J. Plack. Oxford: Oxford Universit Press, 2010. Кроме внимания, Чарльз Спенс исследует, как звук влияет на вкусовые ощущения.

7

Смена голосов работает только в том случае, когда они оба принадлежат людям одного пола.

8

Данные по Великобритании от MORI Social Research Institute: Neighbour Noie: Public Opinion Research to Assess Its Nature, Extent and Significance (Department for Environment, Food and Rural Affairs, 2003). Данные по США взяты из переписи 2000 г., опубликованы в Goines L., Hagler L. Noise Pollution: A Modern Plague // Southern Medical Journal. 2007. 100. 287–294. Данные по ЕС взяты из Future Noise Policy, European Commission Green Paper, COM (96) 540 final (Brussels: Commission of the European Communities, 1996).

9

Rideout V. J., Foehr U. G., Roberts D. F. Generation M2: Media in the Lives of 8-to 18-Year-Olds. Menlo Park, CA: Kaiser Family Foundation, 2010.

10

Слова Майка Кэвизела, ощущения которого полностью описаны ниже, из личной беседы, 13 мая 2011 г.

11

Campbell-Johnston R. Hockney Works Speak of Rapture // Times (London). 2012. January 21.

12

Tajadura-Jiménez A., Larsson P., Väljamäe A., Västfäll D., Kleiner M. When Room Size Maters: Acoustic Influences on Emotional Responses to Sounds //Emotion 2010. 10. 416–422.

13

Encyclopedia Britannica. Wallace Clement Sabine. htp://www. britannica.com/EBchecked/topic/515073/Wallace-Clement-Sabine, accessed May 30, 2013.

14

Sabine W. C. Architectural Acoustics: Correction of Acoustical Difficulties // Architectural Quarterly of Harvard University, 1912. March.

15

Beyer R. T. Sounds of Our Times: Two Hundred Years of Acoustics. N. Y.: Springer, 1998. Оригинал появился в Mathews H. Observations on Sound (publisher unknown, 1826).

16

Иногда требуется изменить и физический объем. При проектировании концертных залов используется эмпирическое правило — не менее 10 кубических метров на одно место.

17

Эта цитата датируется 1972 г., после чего была проведена дальнейшая реконструкция лекционного зала. Katz B. F.G., Wetherill E. A. Fogg Art Museum lecture room: A calibrated recreation of the birthplace of room acoustics. (Доклад был представлен на Акустическом форуме в Будапеште 29 августа — 2 сентября 2005 г.) В 1973 г. зал снесли, а на его месте построили студенческое общежитие.

18

Значение для заполненного зала и средних частот.

19

Цитата из Beranek L. L. Music, Acoustics & Architecture. Hunting, NY: Krieger, 1979, где в замечательной первой главе приведены некоторые мифы об акустике концертных залов.

20

Doyle P. Echo and Reverb: Fabricating Space in Popular Music, 1900–1960. Middletown, CT: Wesleyan University Press, 143.

21

Barron M. Auditorium Acoustics and Architectural Design, 2nd ed. L.: Spon Press/Taylor & Francis, 2010. 103.

22

Soulodre G. A. Can Reproduced Sound Be Evaluated Using Measures Designed for Concert Halls? (Доклад был представлен на Spatial Audio & Sensory Evaluation Techniques Workshop, Гилфорд, Великобритания, 6–7 апреля 2006 г.)

23

Мыльная опера «Все мои дети» транслируется на телеканале ABC более сорока лет. Цит. по: Jaffe C. The Acoustics of Performance Halls. N. Y.: W. W. Norton, 2010.

24

Были внесены и другие изменения, повлиявшие на акустику. См.: Beranek L. L. Seking Concert Hall Acoustics // IEEE Signal Processing Magazine. 2007. 24. 126–130.

25

Beranek L. L. Seking Concert Hall Acoustics // IEEE Signal Processing Magazine. 2007. 24. 126–130.

26

Для этого эффекта также важна громкость. Например, чем громче играет оркестр, тем сильнее иллюзия расширения и окружения.

27

Брайан Ино в программе BBC Radio 4, Acoustic Shadows, 14 сентября 2004 г.

28

Цитата прозвучала на Concert Hall Acoustics: Art and Science на выставке в лондонском South Bank Centre. Источник неизвестен.

29

Beranek L. Concert Halls and Opera Houses. 2nd ed. N. Y.: Springer, 2004. 7–8.

30

Barron. Auditorium Acoustics. 153.

31

Quinn S. Ratle Plea for Bankrupt Orchestras // Guardian (London). 1999. July 13.

32

Trevor-Jones D. Hope Bagenal and the Royal Festival Hall // Acoustics Bulletin 26. 2011. May. 18–21.

33

Именно недооценку поглощения звука называли главной причиной недостаточной реверберации в зале. См.: Shield B. M. The Acoustics of the Royal Festival Hall // Acoustics Bulletin 26. 2011. May. 12–17.

34

Laws R. A., Laws R. M. Assisted Resonance and Peter Parkin // Acoustics Bulletin 26. 2011. May 22–29.

35

Значение времени реверберации для Тадж-Махала я нашел в интернете (от 10 до 30 секунд), но надежность источников вызывает сомнение. То же самое относится к времени реверберации в Гол-Гумбаз (20 секунд) — проверить точность этого значения не представляется возможным.

36

Тор Халмраст, из личной беседы, 3 октября 2001 г.

37

Эта величина реверберации взята из: Buen A. How Dry Do the Recordings for Auralization Ned to Be? // Procedings of the Institute of Acoustics 30. 2008. 108; запись была сделана, когда в помещении находилось двадцать пять человек. Более точное значение в пустом помещении для средних частот — 11 секунд; оценка сделана при помощи импульсной реакции, измеренной программой Altiverb.

38

Нет смысла говорить о времени реверберации без учета громкости исходного звука.

39

Стихотворение из цикла нравоучительных сказок для детей впервые было опубликовано в 1907 г. У главной героини имелась неприятная привычка — хлопать дверью, а погибла она оттого, что после очередного хлопка на нее упал бюст.

40

Для тех, кому нужна точность, — это среднее время 500-, 1000- и 2000-Гц октав. Вычисления основаны на результатах измерений Дамиана Мерфи из Йоркского университета (htp://www. openairlib.net/auralizationdb/content/hamilton-mausoleum, July 15, 2012), поскольку во время моего посещения мавзолея там было слишком много людей, что усиливало поглощение звука.

41

См.: Darlington P. Modern Loudspeaker Technology Mets the Medieval Church // Proceedings of the Institute of Acoustics. 2002; или статью со скромным названием: Lubman D., Kiser B. H. The History of Western Civilization Told through the Acoustics of Its Worship Spaces. (Доклад был представлен на 19-м Международном акустическом конгрессе, Мадрид, 2–7 сентября 2007 г.)

42

Rath R. C. Acoustics and Social Order in Early America // Hearing History: A Reader, ed. M. M. Smith. Athens: University of Georgia Press, 2004. 209.

43

Эта оценка основана на данных из Barron. Auditorium Acoustics, 19.

44

Van Wijngaarden S. J., Drullman R. Binaural Intelligibility Prediction Based on the Speech Transmission Index // Journal of the Acoustical Society of America 123. 2008. 4514–4523. Это явление похоже на то, что происходит на вечеринке, когда мы выделяем один голос из общего шума.

45

Даже если священник стоит не прямо перед слушателем, мозг тоже находит способы использовать бинауральную обработку.

46

Пример, не связанный с религией, см. в: Goddard H. M. Achieving Speech Intelligibility at Paddington Station // Journal of the Acoustical Society of America 112. 2002. 2418. Акустические принципы здесь те же самые.

47

Smith P. F. The Dynamics of Delight: Architecture and Aesthetics. L.: Routledge, 2003. 21.

48

Beranek. Concert Halls and Opera Houses, 9. Кстати, композитор Рихард Вагнер может послужить примером композитора, ставшего успешным акустиком, когда он помогал проектировать Фестивальный театр в Байройте в 1876 г. Необычная оркестровая яма вмещала до 130 музыкантов и продолжалась под сценой. Поскольку звук не мог идти непосредственно от оркестра к аудитории, большая часть высоких звуков терялась. Такая планировка не только позволяла создать характерный для Вагнера приглушенный звук, но и выделяла голоса певцов на фоне оркестра.

49

Lewers T. H., Anderson J. S. Some Acoustical Properties of St. Paul’s Cathedral, L. // Journal of Sound and Vibration. 1984. 92. 285–297.

50

Jab F. Gunshot Echoes Used to Map Caves’ Interior // New Scientist. 2011. June 9. No. 2815. 26.

51

Newmarch R. The Concert Goer’s Library of Descriptive Notes. Manchester, NH: Ayer, 1991. 72.

52

Об этом измерении рассказывает четвертый эпизод фильма “Western Isles and Shetland” телевизионной программы BBC под названием Coat, который впервые был показан 3 июля 2011 г.

53

Blesser B., Salter L.-R. Spaces Speak, Are You Listening?: Experiencing Aural Architecture. Cambridge, MA: MIT Press, 2007. 180.

54

Цитаты из Resonant Spaces. What’s It All About? htp://arika. org.uk/resonant-spaces/what/? 23 июля 2012 г., а также из афиши тура в офисе Джеймса Паска.

55

Майк Кэвизел, из личной беседы, 13 мая 2011 г.

56

Эти размеры — грубая оценка, которую я сделал во время своего визита.

57

В отличие от американского резервуара, каким его описывал мне Майк Кэвизел, резервуар в Уормите представляет собой прямоугольный параллелепипед, тогда как американский — громадный цилиндр, что может объяснить фокусирование звука и разные акустические характеристики.

58

Точная причина этой разницы непонятна, но импульсная реакция, которую я измерил при помощи воздушного шарика, дает основания предположить наличие в резервуаре множества ранних полезных отражений.

59

Montgomery W. WIRE Review of Resonant Spaces // Wire 299. 2009. January.

60

Ibid.

61

Для звукового диапазона тромбона уменьшение громкости на 10 децибел занимает 3 секунды.

62

Album Reviews // Billboard. 1995. September 16.

63

Craine D. Strangeness in the Night // Times (London) 2001. November 16.

64

Stuart Dempster Speaks about His Life in Music: Reflections on His Fify Year Carer as a Trombonist // Conversation with Abbie Conant. htp://www.osborne-conant.org/Stu_Dempster.htm, accessed July 19, 2012.

65

Для необычного частотного диапазона 125–2500 Гц, диктуемого музыкальными инструментами на записи. Данный вычислительный метод описан в: Kendrick P., Cox T. J., Li F. F., Zhang Y., Chambers J. A. Monaural Room Acoustic Parameters from Music and Speech // Journal of the Acoustical Society of America 124. 2008. 278–287. 27 секунд — это завышенная оценка, поскольку в помещении с сильной реверберацией и несколькими исполнителями, когда звуки накладываются один на другой, сложно определить, когда музыкальные инструменты умолкают.

66

Howells W. D. Italian Journeys. 1867. 233.

67

Некоторые статьи, посвященные акустике доисторических памятников, были встречены скептически. В частности, Jahn R. G., Devereux P., Ibison M. Acoustical Resonances of Assorted Ancient Structures // Journal of the Acoustical Society of America 99. 1996. 649–658.

68

Stephens J. L. Incidents of Travel in Greece, Turkey, Russia and Poland. Edinburgh: William and Robert Chambers, 1839. 21.

69

Barron M. Auditorium Acoustics and Architectural Design, 2nd ed. L.: Spon Press/Taylor & Francis, 2010. 276.

70

Tayer B. Marcus Vitruvius Pollio: de Architectura, Book V [translation], http://penelope.uchicago.edu/Tayer/E/Roman/Texts/ Vitruvius/5*.html, 18 октября 2011.

71

Вот почему учителя во время школьных концертов напоминают ученикам, чтобы они поворачивались лицом к публике.

72

Barron. Auditorium Acoustics, 277.

73

Rocconi E. Teatres and Teatre Design in the Graeco-Roman World: Teoretical and Empirical Approaches // Archaeoacoustics, ed. Scarre, C., Lawson G. Cambridge: McDonald Institute for Archaeological Research, 2006. 72.

74

Ученые пытались расшифровать развитие театров с точки зрения акустики; см. Kang J., Chourmouziadou K. Acoustic Evolution of Ancient Greek and Roman Theaters. Applied Acoustics 69. 2008. 514–529.

75

Blesser B., Salter L.-R. Spaces Speak, Are You Litening?: Experiencing Aural Architecture. Cambridge, MA: MIT Press, 2007. Великолепная книга, рассказывающая, как влияет на нас акустика.

76

Витрувий также рекомендовал использовать резонирующие вазы для выявления туннелей, которые прокладывал противник под стены Аполлонии. Бронзовые сосуды подвешивали к потолку, и они резонировали, улавливая удары кирок тех, кто рыл туннель; см. Hunt F. V.. Origins in Acoustics. New Haven, CT: Yale University Press, 1978. 36.

77

Tayer. Marcus Vitruvius Pollio.

78

Kayili M. Acoustic Solutions in Classic Ottoman Architecture. Manchester, UK: FSTC Limited, 2005.

79

Carvalho A. P. O., Desarnaulds V., Loerincik Y. Acoustic Behavior of Ceramic Pots Used in Middle Age Worship Spaces — A Laboratory Analysis (доклад представлен на 9th International Congress on Sound and Vibration, Orlando, FL, 8–11 июля 2002).

80

Bruel V. Models of Ancient Sound Vases // Journal of the Acoustical Society of America 112. 2002. 2333. Многие ученые исследовали вазы и пришли к тем же выводам.

81

Beranek L. L. Music, Acoustics and Architecture. N. Y.: Wiley, 1962. 5.

82

Richter D., Waiblinger J., Rink W. J., Wagner G. A. Termoluminescence, Electron Spin Resonance and 14C-Dating of the Late Middle and Early Upper Palaeolithic Site of Geissenklösterle Cave in Southern Germany // Journal of Archaeological Science 27. 2000. 71–89. Эта работа стала сенсацией, и информацию можно также найти на сайтах, например Ghosh P. ‘Oldest Musical Instrument’ Found // BBC News, June 25, 2009, http://news.bbc.co.uk/1/hi/8117915.stm.

83

D’Errico F., Lawson G. The Sound Paradox // Archaeoacoustics, ed. Scarre C., Lawson G. Cambridge: McDonald Institute for Archaeological Research, 2006. 50.

84

Morley I. The Evolutionary Origins and Archaeology of Music, Darwin College Research Report DCRR-002. Cambridge: Darwin College, Cambridge University, 2006.

85

Boivin N. Rock Art and Rock Music: Petroglyphs of the South Indian Neolithic // Antiquity 78. 2004. 38–53.

86

Dams L. Palaeolithic Lithophones: Descriptions and Comparisons // Oxford Journal of Archaeology 4. 1985. 31–46.

87

Caverns Luray. Discovery. http://luraycaverns.com/History/ Discovery/tabid/529/Default.aspx, 17 июня 2012.

88

Windsor H. H. The Organ Tat Plays Stalactite // Popular Mechanics, September 1957.

89

В одной из газетных статей сообщалось: «Четырехлетний Роберт Спринкл ударился головой о сталактит, когда спускался в пещеру в июне 1954 г., и глубокий, резонирующий звук, который издал камень, привел в восхищение и его, и его отца». Stalactite Organ Makes Debut // Pittsburgh Post-Gazete, June 9, 1957. Увлекательная история, но, по сведениям пресс-бюро Лурейских пещер, к сожалению, не соответствующая действительности.

90

The Rock Hamonicon // Journal of Civilization (1841).

91

Ibid.

92

Ibid.

93

Blades J. Percussion Instruments and Their History. L.: Kahn & Averill, 2005. 90.

94

Allerdale Borough Council. The Musical Stones of Skiddaw: The Richardson Family and the Famous Musical Stones of Skiddaw // http://www.allerdale.gov.uk/leisure-and-culture/museums-and-galleries/keswick-museum/the-musical-stones-of-skiddaw.aspx, accessed March 15, 2011.

95

Blades. Percussion Instruments. 90.

96

Wainwright M. Evelyn Glennie’s Stone Xylophone // Guardian (London), 19 августа 2010.

97

Online Special: Ruskin Rocks! Geoscientist Online, October 4, 2010, http://www.geolsoc.org.uk/ruskinrocks, 16 мая 2011.

98

Hunt. Origins in Acoustics, 152.

99

Строго говоря, это описание подходит только для случаев, когда вы стоите в центре лестницы, на одинаковом расстоянии от стен.

100

Цитата из каталога выставки Tatton Park Biennial 2012: http://www.tatonparkbiennial.org/detail/3070, accessed March 17, 2011.

101

Reznikoff I. On Primitive Elements of Musical Meaning // Journal of Music and Meaning 3. (Осень 2004/зима 2005.)

102

Waller S. J. Sound and Rock Art // Nature 363. 1993. 501.

103

Лабман Дэвид, из личной беседы, 25 июня 2012.

104

Уоллер С. Дж., в радиопрограмме BBC Radio 4, Acoustic Shadows, 14 сентября 2004. Я также принимал участие в этой программе, рассказывал об акустических камерах, таких как безэховая камера, описанная в главе 7.

105

Dayton L. Rock Art Evokes Beastly Echoes of the Past // New Scientist, no. 1849. November 28, 1992. 14.

106

Waller, радиопередача Acoustic Shadows.

107

Dayton. Rock Art.

108

Это было второе неудачное путешествие. Когда я приехал в пещеру Руффиньяк во Франции, то обнаружил, что ее пол был поврежден при прокладке рельсов для электропоезда, что изменило акустику и сделало мои исследования бессмысленными.

109

Wilson D. Hiking Ruins Seldom Sen: A Guide to 36 Sites across the Southwest, 2nd ed.. Guilford, CT: Falcon Guides, 2011. 16–17. В книге сообщается о работе археолога Дональда И. Вивера, который датирует петроглифы периодом с 900 по 1100 г.

110

Ibid.

111

Schaafsma P. Excerpts from Indian Rock Art of the Southwest // The Archeology of Horseshoe Canyon. Moab, UT: Canyonland National Park, дата неизвестна. 15.

112

Waller. Sound and Rock Art.

113

Лабман, из личной беседы, 25 июня 2012.

114

Высота пирамиды 24 метра, сторона квадратного основания 56 метров.

115

Мой коллега предположил, что чирикать может также волнистая крыша.

116

Лабман, из личной беседы, 25 июня 2012.

117

Scarre C. Sound, Place and Space: Towards an Archaeology of Acoustics // Archaeoacoustics, ed. C. Scarre and G. Lawson. Cambridge: McDonald Institute for Archaeological Research, 2006. 6.

118

Перевод А. Кривцова.

119

Hardy T. Tess of the D’Urbervilles. Rockville, MD: Serenit Publishers, 2008. 326.

120

Barret D. Review: Collected Works // New Scientist, no. 2118. January 24, 1998. 45.

121

Неизвестно, использовали ли Стоунхендж для жертвоприношений. Истинное назначение этого места до сих пор является предметом споров.

122

Фазенда Бруно, из личной беседы, октябрь 2011.

123

Ibid.

124

Devereux P. Stone Age Soundtrack: The Acoustic Archaeology of Ancient Sites. L.: Vega, 2001. 103.

125

Эхо от кольца колонн услышать можно. В парке Бисентенниал-Кэпитол-Молл в Нэшвилле, штат Теннесси, пятьдесят 7,6-метровых известняковых колонн установлены в форме буквы «C». Каждые пятнадцать минут колокола на колоннах исполняют «Вальс Теннесси». Мне рассказывали, что если стоять в центре круга, то можно услышать отчетливое эхо, и видеоролики в интернете, похоже, это подтверждают.

126

Jahn, Devereux, Ibison. Acoustical Resonances.

127

Devereux. Stone Age Soundtrack, 86–89.

128

Об этой статье я узнал из разговоров с Мэтью. Изложение статьи доступно на http://www.acoustics.org/press/153rd/wright. html, accessed October 25, 2011.

129

Мэтью Райт мог бы также спросить о сходстве погребальной камеры и автомобиля. Несколько лет назад мне предлагали псевдонаучную работу для рекламной компании, в результате которой я должен был выяснить, в каком автомобиле лучше петь. Я отклонил предложение.

130

Сокращение популяции певчих птиц скорее вызвано сокращением пищи и среды обитания из-за интенсивного сельского хозяйства. Исследование, проведенное Британским фондом орнитологии (BTO), показало, что численность певчих птиц не зависит от того, водятся ли в этом месте сороки. Newson S. E., Rexstad E. A., Baillie S. R., Buckland S. T., Aebischer N. J. Population Changes of Avian Predators and Grey Squirrels in England: Is There Evidence for an Impact on Avian Prey Populations? // Journal of Applied Ecology 47. 2010. 244–252.

131

Уотсон Крис, из личной беседы, 15 сентября 2011.

132

Ulrich R. S. View through a Window May Influence Recovery fom Surgery // Science 224. 1984. 420–21. Другие исследования продемонстрировали, что природа снижает уровень стресса у офисных работников и заключенных. См. Bratman G. N., Hamilton J. P., Daily G. C. The Impacts of Nature Experience on Human Cognitive Function and Mental Health // Annals of the New York Academy of Sciences 1249. 2012. 118–136.

133

Благоприятное воздействие природы отмечается даже тогда, когда человек просто смотрит фотографии. См. A Walk in the Park a Day Keeps Mental Fatigue Away // Science News, December 23, 2008, http://www.sciencedaily.com/releases/2008/12/081218122242.htm.

134

Ulrich R. S., Simons R. F., Losito B. D., Fiorito E., Miles M. A., Zelson M. Stress Recovery during Exposure to Natural and Urban Environments // Journal of Environmental Psychology 11. 1991. 201–230.

135

Alvarsson J. J., Wiens S., Nilsson M. E. Stress Recovery during Exposure to Nature Sound and Environmental Noise // International Journal of Environmental Research and Public Health 7. 2010. 1036–1046. Исследование не выявило влияния на частоту сердечных сокращений.

136

Kaplan S., Kaplan R. The Experience of Nature: A Psychological Perspective. N. Y.: Cambridge University Press, 1989.

137

Неттинга Майрон, из личной беседы, 24 июня 2012.

138

Gerhardt H. C., Huber F. Acoustic Communication in Insects and Anurans: Common Problems and Diverse Solutions. Chicago: University of Chicago Press, 2002.

139

Elliot L. A Guide to Wildlife Sounds. Mechanicsburg, PA: Stackpole Books, 2005. 86. Чтобы получить градусы Цельсия, разделите количество импульсов за минуту на 7 и прибавьте 4.

140

Понижение на октаву означает уменьшение частоты в два раза. Первая нота имеет частоту приблизительно 1300 Гц в середине диапазона малой флейты.

141

Nahirney P. C., Forbes J. G., Morris H. D., Chock S. C., Wang K. What the Buzz Was All About: Superfast Song Muscles Ratle the Tymbals of Male Periodical Cicadas // FASEB Journal 20. 2006. 2017. 26.

142

Неттинга, из личной беседы, 24 июня 2012.

143

Stroh M. Cicada Song Is Illegally Loud // Baltimore Sun, May 16, 2004.

144

Ibid.

145

Micronecta scholtzi — самое громкое водное животное, если соотносить громкость издаваемых звуков с размерами тела, но сравнения с сухопутными животными лучше избегать. В средствах массовой информации утверждалось, что громкость звука, издаваемого насекомым, «достигает 78,9 децибела, что можно сравнить с грохотом грузового состава», но такое сравнение неверно. См. Leighton T. G. How Can Humans, in Air, Hear Sound Generated Underwater (and Can Goldfish Hear Their Owners Talking)? // Journal of the Acoustical Society of America 131. 2012. 2539–2542. Оригинальное исследование — Sueur J., Mackie D., Windmill J. F. C. So Small, So Loud: Extremely High Sound Pressure Level from a Pygmy Aquatic Insect (Corixidae, Micronectinae) // PLoS One 6. 2011. e21089 — не делает поправку на разницу в плотности и скорости звука воды и воздуха.

146

Teiss J. Generation and Radiation of Sound by Stridulating Water Insects as Exemplified by the Corixids // Behavioral Ecology and Sociobiology 10. 1982. 225–235.

147

Versluis M., Schmitz B., Heydt A. von der, Lohse D. How Snapping Shrimp Snap: Trough Cavitating Bubbles // Science 289. 2000. 2114–2117.

148

Уотсон, из личной беседы, September 15, 2011.

149

Ibid.

150

Snapping Shrimp Drown Out Sonar with Bubble-Popping Trick, Described in Science // Science News, September 22, 2000, http:// www.sciencedaily.com/ releases/2000/09/000922072104.htm.

151

Livingstone D. Missionary Travels and Researches in South Africa. L.: J. Murray, 1857.

152

Измеренное значение составляло 106,7 децибела на расстоянии 50 сантиметров, но я оценил величину для 1 метра, чтобы ее можно было сравнивать с другими данными, приведенными в этой главе. Peti J. M. Loudest // University of Florida Book of Insect Records, ed. T. Walker, chap. 24. Gainesville: University of Florida, 1997. http://entnemdept.ufl.edu/walker/ufir/chapters/chapter_24. shtml.

153

Livingstone. Missionary Travels.

154

У разных видов вибрируют и излучают звук разные части тела. У лягушки-быка важную роль играет тимпаническая мембрана; см. Purgue A. P.. Tympanic Sound Radiation in the Bullfrog Rana catesbeiana // Journal of Comparative Physiology. A, Sensory, Neural, and Behavioral Physiology 181. 1997. 438–445.

155

Rand A. S., Dudley R. Frogs in Helium: The Anuran Vocal Sac Is Not a Cavity Resonator // Physiological Zoology 66. 1993. 793–806.

156

Ryan M. J., Tutle M. D., Taf L. K. The Costs and Benefits of Frog Chorusing Behavior // Behavioral Ecology and Sociobiology 8. 1981. 273–278.

157

Treasure J. Shh! Sound Health in 8 Steps // TED Talk, September 2010, http://www.ted.com/talks/julian_treasure_shh_sound_ health_in_8_steps.html, 20 сентября 2012. Музыковед Иосиф Жордания предполагает, что жужжание действует расслабляюще, потому что тишина является признаком опасности. Jordania J. Music and Emotions: Humming in Human Prehistory // Problems of Traditional Polyphony. Materials of the Fourth International Symposium on Traditional Polyphony, held at the International Research Centre of Traditional Polyphony at Tbilisi State Conservatory on September 15–19, 2008, ed. R. Tsurtsumia and J. Jordania. Tbilisi, Republic of Georgia: Nova Science, 2010. 41–49.

158

Letzing J. A California City Is into Tweting — Chirping, Actually — in a Big Way // Wall Street Journal, January 17, 2012.

159

Manilow B. Barry’s Response to Australia’s Plan // the BarryNet, July 18, 2006, http://www.barrynethomepage.com/ bmnet000_060718.shtml.

160

Цитаты в этом разделе взяты из блога Andrew Whitehouse, Listening to Birds, http://www.abdn.ac.uk/birdsong/blog, 2 сентября 2012.

161

Если вы сравните звуки, издаваемые настоящим бичом и птицей, то убедитесь, что они разные. Настоящий бич издает щелчок с помощью звукового удара, и у него отсутствует глиссандо.

162

Глиссандо может иметь и другое направление, от высоких нот к низким.

163

Дэниел Меннилл рассматривает физическую форму в статье, написанной в соавторстве с Эми Роджерс — Mennill D. J., Rogers A. C. Whip It Good! Geographic Consistency in Male. Songs and Variability in Female Songs of the Dueting Eastern Whipbird Psophodes olivaceus // Journal of Avian Biology 37. 2008. 93–100, — но в электронном письме ко мне Дэниел отметил, что гипотеза о физической форме всего лишь догадка. Проигрывая записи самцов и самок и наблюдая за реакцией птиц, Эми Роджерс подтвердила гипотезу дуэтов: Rogers A. C., Langmore N. E., Mulder R. A. Function of Pair Duets in the Eastern Whipbird: Cooperative Defense or Sexual Conflict? // Behavioral Ecology 18. 2007. 182–188. Вероятно, дуэты также нужны для раздела территории.

164

Значения громкости птичьих криков взяты из Wahlberg M., Tougaard J., Møhl B. Localising Biterns Botaurus stellari with an Array of Non-linked Microphones // Bioacoustics 13. 2003. 233–245; для трубы — из Olsson O., Wahrolén D. S. Sound Power of Trumpet from Perceived Sound Qualities for Trumpet Players in Practice Rooms (master’s thesis, Chalmers University of Technology, Sweden, 2010).

165

Перевод Н. Волжиной.

166

Doyle A. C. The Hound of the Bakervilles. Hertfordshire: Wordsworth Editions, 1999. 70.

167

Конференции TEDx предназначены для распространения идей и изменения мира. См. http://www.ted.com.

168

Большинство детекторов используют биения (описанные в главе 8), чтобы звуки могли быть доступны для человеческого слуха.

169

С учетом сдвига частоты эта аналогия взята из Van Ryckegham A. How Do Bats Echolocate and How Are They Adapted to This Activity? December 21, 1998, http://www.scientifcamerican. com/article.cfm?id=how-do-bats-echolocate-an.

170

Этот рефлекс обеспечивает некоторую защиту, но недостаточно быстр для таких резких звуков, как взрыв, и утомляет, если громкий звук слишком долгий; см. Gelfand S. Essentials of Audiology, 3rd edition. N. Y.: Tieme, 2009. 44.

171

Уотсон Крис, программа BBC Radio 4, The Listeners, 28 февраля 2013.

172

Simon R., Holderied M. W., Koch C. U., Helversen O. von. Floral Acoustics: Conspicuous Echoes of a Dish-Shaped Leaf Attract Bat Pollinators // Science 333. 2011. 631–633.

173

Уотсон, из личной беседы, 15 сентября 2011.

174

Ibid.

175

Вероятно, это были разговоры дельфинов, а не сигналы эхолокации, частота которых слишком высока для человеческого уха. См., например, Botlenose Dolphins: Communication & Echolocation // SeaWorld/ Busch Gardens Animals, http://www. seaworld.org/animal-info/info-books/botlenose/communication. htm, accessed September 14, 2012.

176

Skeate E. R., Perrow M. R., Gilroy J. J. Likely Effects of Construction of Scroby Sands Offshore Wind Farm on a Mixed Population of Harbour Phoca vitulina and Grey Halichoerus grypus Seals // Marine Pollution Bulletin 64. 2012. 872–881.

177

Parsons E. C. M. Navy Sonar and Cetaceans: Just How Much Does the Gun Ned to Smoke Before We Act? Marine Pollution Bulletin 56. 2008. 1248–1257.

178

Впервые я увидел эту цитату в Finfer D. C., Leighton T. G., White P. R. Issues Relating to the Use of a 61.5 dB Conversion Factor When Comparing Airborne and Underwater Anthropogenic Noise Levels // Applied Acoustics 69. 2008. 464–471.

179

Даже эти преобразования неоднозначны, и некоторые считают, что децибелы в воде и в воздухе сравнивать некорректно.

180

Впервые я увидел эту цитату из New York Times в: Leighton T. G. How Can Humans, in Air, Hear Sound Generated Underwater? Реактивный самолет обычно издает звук громкостью 200 дБ Re 2 × 10–5 Пa на расстоянии 1 метр. Если громкость сонара составляет 233 дБ Re 1 × 10–6 Пa на расстоянии 1 метра под водой, то это значение можно приблизительно преобразовать в воздушный эквивалент следующим образом: 233–61,5 = 171,5 дБ Re 2 × 10–5 Пa — явно тише, чем реактивный двигатель! См. Chapman D. M. F., Ellis D. D. The Elusive Decibel: Thoughts on Sonars and Marine Mammals // Canadian Acoustics 26. 1998. 29–31.

181

Frisk G. V. Noiseonomics: The Relationship between Ambient Noise Levels in the Sea and Global Economic Trends // Scientific Reports 2. 2012. 437.

182

Rolland R. M., Parks S. E., Hunt K. E., Castellote M., Corkeron P. J., Nowacek D. P., Wasser S. K., Kraus S. D. Evidence That Ship Noise Increases Stress in Right Whales // Proceedings of the Royal Society of London. B, Biological Sciences 279. 2012. 2363–2368.

183

Ryan L. G. Insect Musicians & Cricket Champions: A Cultural History of Singing Insects in China and Japan. San Francisco: China Books & Periodicals, 1996. XIII.

184

Уотсон, из личной беседы, 15 сентября 2011.

185

Фил Спектор прославился в 1960-е гг. созданием поп-музыки с использованием групп музыкальных инструментов, часто звучащих в унисон. Яркий пример — хит Da Doo Ron Ron группы Crystals.

186

Уотсон, из личной беседы 15 сентября 2011.

187

Nemeth E., Dabelsten T., Pedersen S. B., Winkler H. Rainforests as Concert Halls for Birds: Are Reverberations Improving Sound Transmission of Long Song Elements? // Journal of the Acoustical Society of America 119. 2006. 620–626.

188

Sakai H., Sato S-I., Ando Y. Orthogonal Acoustical Factors of Sound Fields in a Forest Compared with Those in a Concert Hall // Journal of the Acoustical Society of America 104. 1998. 1491–1497. В другой статье авторы сообщают об измерениях в бамбуковом лесу, где время реверберации составило 1,5 секунды.

189

Slabbekoorn H. Singing in the Wild: The Ecology of Birdsong // Nature’s Music: The Science of Birdsong, ed. P. Marler and H. Slabbekoorn. Amsterdam: Elsevier, 2004. 198.

190

Derryberry E. P. Ecology Shapes Birdsong Evolution: Variation in Morphology and Habitat Explains Variation in White-Crowned Sparrow Song // American Naturalist 174. 2009. 24–33.

191

Slabbekoorn H., Boer-Visser A. den. Cities Change the Song of Birds // Current Biology 16. 2006. 2326–2331. Слаббекорн и его коллеги также показали, что песня большой синицы меняется при перемещении из тихого района города в шумный, см. A Problem with Noise, BBC Radio 4, 20 августа 2009. Также см. Brumm H. The Impact of Environmental Noise on Song Amplitude in a Territorial Bird // Journal of Animal Ecology 73. 2004. 434–440; Fuller R. A., Warren P. H., Gaston K. J. Daytime Noise Predicts Nocturnal Singing in Urban Robins // Biology Leters 3. 2007. 368–370.

192

Слаббекорн Ханс, в программе BBC Radio 4, A Problem with Noise, 20 августа 2009.

193

Stover D. Not So Silent Spring // Conservation Magazine 10 (January — March 2009).

194

Kroodsma D. The Diversity and Plasticity of Birdsong // Nature’s Music: The Science of Birdsong, ed. P. Marler and H. Slabbekoorn. Amsterdam: Elsevier, 2004. 111.

195

Преобладание репертуара над внешним видом было выявлено и у других видов; см. Bowman R. I. A Tribute to the Late Luis Felipe Baptista // Nature’s Music: The Science of Birdsong, ed. P. Marler and H. Slabbekoorn. Amsterdam: Elsevier, 2004. 15.

196

Ibid., 33.

197

В 1942 г. трансляцию прекратили, когда микрофоны стали улавливать рев моторов бомбардировщиков, направлявшихся на задание. Один из инженеров понял, что прямой эфир может послужить средством раннего предупреждения для немцев. См. The Remarkable Moment the BBC Were Forced to Pull Plug on World War II Birdsong Broadcast as Bombers Flew Overhead // Daily Mail, January 28, 2012, http://www.dailymail.co.uk/news/article-2093108/The-remarkable-moment-BBC-forced-pull-plug-World-War-II-birdsong-broadcast-bombers-flew-overhead.html.

198

Если бы я сочинял письмо Эндрю Уайтхаусу, то написал бы о тупиках. У этих черно-белых морских птиц красный клюв; вид у них забавный, поэтому их иногда называют «птицей-клоуном». Они устраивают гнезда под землей и переговариваются с сородичами через тонкие земляные стенки: рычат, урчат и издают звуки, похожие на замедленный саркастический смех.

199

Впервые эта фраза упоминается в группе Usenet, talk.politics. mideast, 8 января 1993, когда «Утка может крякать, но ее кряканье не создает эха» появляется в сигнатуре сообщения.

200

Plot R. The Natural History of Oxford-shire, Being an Essay towards the Natural History of England, 2nd ed. Oxford: Printed by Leon Lichfeld, 1705. 7.

201

Название имеет греческие корни.

202

В пещеру можно попасть и сегодня, и, судя по отзывам, там потрясающая акустика. Краткое описание эхолокации птиц можно найти в Mahler P., Slabbekoorn H., eds., Nature’s Music: The Science of Birdsong. Amsterdam: Elsevier, 2004. 275.

203

Encyclopaedia Britannica. Marin Mersenne // www.britannica.com/EBchecked/topic/376410/Marin-Mersenne, 5 января 2012.

204

«Благословлю Господа» (лат.). Пс., 33: 2.

205

Королевский фут — старинная мера длины. Я считал королевский фут равным 0,3287 метра.

206

Hunt F. V. Origins in Acoustics: The Science of Sound from Antiquity to the Age of Newton. New Haven, CT: Yale University Press, 1978. 97. 340 метров в секунду — это значение при температуре 15 °C. Скорость звука зависит от температуры.

207

Предполагается, что кряканье длится около 0,19 секунды и что шаг утки около 5 сантиметров. Тогда это будет двусложное эхо, поскольку состоит из двух слогов — согласно старой классификации.

208

Несколько упрощенные расчеты, но, вероятно, достаточно точные, если отсутствует температурная инверсия, в результате которой кряканье распространяется дальше и меньше затухает. Во многих таблицах уровень шума в сельской местности указывается как 30 децибел, шепот — 20 децибел.

209

Hunt. Origins in Acoustics, 96.

210

Йодль — не просто грубое развлечение. Вероятно, он появился для того, чтобы облегчить коммуникацию в горах. Характерная смена высоких и низких частот, когда певец переходит от фальцета к нормальному голосу, позволяет различить голос, преодолевший большое расстояние и еле слышный.

211

McConnachie J. The Rough Guide to the Loire. L.: Rough Guides, 2009. 105.

212

Radau R. Wonders of Acoustics. N. Y.: Scribner, 1870. 82.

213

Riffaterre M. Semiotics of Poetry. Bloomington: Indiana University Press, 1978. 20.

214

Устройство, нарисованное Кирхером, потребует панелей, расположенных на расстоянии 267, 445, 657 и 767 метров от слушателя. Невозможно достаточно громко крикнуть исходное слово “clamore”, чтобы услышать последнее эхо, потому что панель находится слишком далеко. Но если заменить плоские панели, нарисованные Кирхером, вогнутыми поверхностями, то можно усилить отражения и преодолеть это препятствие.

215

Torne S. B., Himelstein P. The Role of Suggestion in the Perception of Satanic Messages in Rock-and-Roll Recordings // Journal of Psychology 116. 1984. 245–248.

216

Begg I. M., Nedham D. R., Bookbinder M. Do Backward Messages Unconsciously Affect Listeners? No // Canadian Journal of Experimental Psychology 47. 1993. 1–14.

217

«Симпсоны» [телевизионная программа], сезон 19, эпизод 8, первый показ 25 ноября 2007, movie.subtitlr.com/subtitle/ show/190301, 23 ноября 2011.

218

Radau. Wonders of Acoustics, 85–86.

219

Doyle P. Echo and Reverb: Fabricating Space in Popular Music, 1900–1960. Middletown, CT: Wesleyan University Press, 2005. 208.

220

Wiley C. The Road Less Travelled: 1,000 Amazing Places off the Tourist Trail. L.: Dorling Kindersley, 2011. 121.

221

Schafer R. M. The Soundscape: Our Sonic Environment and the Tuning of the World. Rochester, VT: Destiny Books, 1994. 220.

222

Джеррам Люк, из личной беседы, 20 октября 2011.

223

Считаете ли вы минорные гаммы печальными, зависит от вашего опыта и вкуса. Будь я уроженцем Восточной Европы, звук, возможно, не показался бы мне таким пугающим и неприятным.

224

Jovanovic R. Perfect Sound Forever. Boston: Justin, Charles & Co., 2004. 23.

225

Уитакер Ник, консультант по акустике, из личной беседы, осень 2011.

226

Katz B. F. G., Delarozière O., Luizard P. A Ceiling Case Study Inspired by an Historical Scale Model // Proceedings of the Institute of Acoustics 33. 2011. 314–324.

227

Lepage A. Le Tribunal de l’Abbaye // Le Monde Illustré 19. 1875. 373–376. Переведено в Katz, Delarozière, and Luizard. Ceiling Case Study.

228

Shiga D. Telescope Could Focus Light without a Mirror or Lens // New Scientist, May 1, 2008, www.newscientist.com/article/ dn13820-telescope-could-focus-light-without-a-mirror-or-lens. html?full=true.

229

Echo Saved Ship from Iceberg // Day (London), June 22, 1914.

230

Windsor H. H. Echo Sailing in Dangerous Waters // Popular Mechanics 47. May 1927. 794–797.

231

Ibid.

232

Windsor H. H. They Steer by Ear // Popular Mechanics 76. December 1941. 34–36, 180.

233

Kish D. Echo Vision: The Man Who Sees with Sound // New Scientist, no. 2703. April 11, 2009. 31–33.

234

Halmrast Tor. More Combs // Proceedings of the Institute of Acoustics 22, no. 2. 2011. 75–82.

235

Rojas J. A. M., Hermosilla J. A., Montero R. S., Espí P. L. L. Physical Analysis of Several Organic Signals for Human Echolocation: Oral Vacuum Pulses // Acta Acustica united with Acustica 95. 2009. 325–330.

236

Rosenblum L. D. See What I’m Saying. N. Y.: W. W. Norton, 2010.

237

Jones A. T. The Echoes at Echo Bridge // Journal of the Acoustical Society of America 20. 1948. 706–707.

238

Перевод Э. Кабалевской.

Twain M. The Canvasser’s Tale // The Complete Short Stories of Mark Twain. Stilwell, KS: Digireads.com, 2008. 90.

239

Хант (Origins in Acoustics. P. 96) пишет о первой строфе, но Радау (Wonders of Acoustics. P. 93) утверждает, что это первая строчка. Я использую второй вариант, потому что Хант говорит о 32 секундах на 8 повторений, что слишком мало для восьми повторений первой строфы, но вполне правдоподобно для одной строки.

240

Crunelle M. Is There an Acoustical Tradition in Western Architecture? (Доклад представлен на 12th International Congress on Sound and Vibration, Lisbon, Portugal, July 11–14, 2005.)

241

Lauterbach I. The Gardens of the Milanese Villeggiatura in the Mid-sixteenth Century // The Italian Garden: Art, Design and Culture, ed. J. D. Hunt. Cambridge: Cambridge Universit Press, 1996. 150. Это также было отмечено Афанасием Кирхером, см. Tronchin L. The ‘Phonurgia Nova’ of Athanasius Kircher: The Marvelous Sound World of 17th Century // Proceedings of Meetings on Acoustics 4. 2008. 015002.

242

Crunelle. Is There an Acoustical Tradition?

243

Крюнель Марк, из личной беседы, 3 декабря 2011.

244

Кьюсак Питер, из личной беседы, 7 января 2012.

245

Саксофоны обычно изготавливают из металла. Звук определяется формой трубки, которая у инструмента коническая, а также тем, как вибрации трости формируют начало и конец нот. Очень важна форма мундштука, и Чарли Паркер, вероятно, использовал свой обычный мундштук с пластиковым саксофоном. Я играю на прямом саксофоне сопрано, который может звучать как (деревянный) гобой, потому что у них конические трубки и для создания звука в них применяются трости.

246

Whistling Echoes from a Drain Pipe // New Scientist and Science Journal 51. July 1, 1971. 6.

247

Процесс будет чуть более сложным, если ладони и уши находятся не в центре трубы, но эффект будет похожим; см. Karlow E. A. Culvert Whistlers: Harmonizing the Wave and Ray Models // American Journal of Physics 68. 2000. 531–539.

248

Деклерк Нико, из личной беседы, осень 2011.

249

Tidoni D. A Balloon for Linz [video], vimeo.com/28686368, 21декабря 2011.

250

Remarkable Echoes // The Family Magazine. Cincinnati, OH: J. A. James, 1841. 107.

251

Sabine W. C. Collected Papers on Acoustics. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1922. 257.

252

Raman C. V. On Whispering Galleries // Bulletin of the Indian Association for the Cultivation of Science 7. 1922. 159–172.

253

Boid E. Travels through Sicily and the Lipari Islands, in the Month of December, 1824 by a Naval Officer. L.: T. Flint, 1827. 155–156. В статьях У. К. Сэбина можно найти интересный анализ достоверности этой истории.

254

Cox T. J. Comment on article Nico F. Declercq et al.: An Acoustic Diffraction Study of a Specifically Designed Auditorium Having a Corrugated Ceiling: Alvar Aalto’s Lecture Room // Acta Acustica united with Acustica 97. 2011. 909.

255

Arnot N. Elements of Physics. L.: Printed for Tomas and George Underwood, 1827. xxix — xxx.

256

Zimmerman D. Britain’s Shield: Radar and the Defeat of the Lufwaffe. Stroud, Gloucestershire: Suton, 2001. 22; J. Ferris. Fighter Defence before Fighter Command: The Rise of Strategic Air Defence in Great Britain, 1917–1934 // Journal of Military History 63. 1999. 845–884.

257

Can Sound Really Travel 200 Miles?” BBC News, December 13, 2005, http://news.bbc.co.uk/1/hi/magazine/4521232.stm.

258

Buncefeld Oil Depot Explosion ‘May Have Damaged Environment for Decades,’ Hears Health and Safety Trial // Daily Mail, April 15, 2010, http://www.dailymail.co.uk/news/ article-1266217/Buncefeld-oil-depot-explosion-damaged-environment-decades.html.

259

Metkemeijer R. A. The Acoustics of the Auditorium of the Royal Albert Hall before and after Redevelopment // Proceedings of the Institute of Acoustics, 19, no. 3. 2002. 57–66.

260

Я нашел описание этого опыта в Cremer L., Muller H. A. Principles and Applications of Room Acoustics. Translated by T. J. Schultz. L.: Applied Science, 1982.

261

Tests Explain Mystery of ‘Whispering Galleries’. Popular Science Monthly 129. October 1936. 21.

262

Tourists Fill Washington: Nation’s Capital the Mecca of Many Sightseers // New York Times, April 16, 1894.

263

A Hall of Statuary: An Interesting Spot at the Great Capitol // Lewiton Daily Sun, December 9, 1893.

264

Cremer, Muller. Principles and Applications.

265

Более подробно об этом методе проектирования — в моей статье: Cox T. J., D’Antonio P. Acoustic Absorbers and Diffusers, 2nd ed. L.: Taylor & Francis, 2009.

266

Kington M. Millennium Dome 3, St Peter’s Dome 1 // Independent (London). October 23, 2000.

267

Hartmann W., Colburn H. S., Kidd G. Mapparium Acoustics (пересказ доклада, представленного на 151st Acoustical Society of America Meting, Providence, RI, June 5, 2006), http://www.acoustics. org/press/151st/Hartmann.html, accessed February 2011.

268

Sánchez-Dehesa J., Håkansson A., Cervera F., Mesegner F., Manzanares Martínez B., Ramos-Mendieta F. Acoustical Phenomenon in Ancient Totonac’s Monument (пересказ доклада, представленного на 147th Acoustical Society of America Meting, N. Y., May 28, 2004), http:// www.acoustics.org/press/147th/sanchez.htm, accessed February 2011.

269

Godwin R. On a Mission with London’s Urban Explorers // London Evening Standard, June 15, 2012; Craddock A. Underground Ghost Station Explorers Spook the Security Services // Guardian (London), February 24, 2012; Garret B. L. Place Hacking: Explore Everything // Vimeo, http://vimeo.com/channels/placehacking, 29 декабря 2012.

270

После войны из Берлина вывезли 55–80 миллионов кубометров обломков. Под холмом погребено военное училище нацистов.

271

Cremer, Muller. Principles and Applications.

272

Hartmann, Colburn, Kidd. Mapparium Acoustics.

273

Ibid.

274

Маршалл Барри, из личной беседы, 13 мая 2011.

275

Crunelle M. Is There an Acoustical Tradition in Western Architecture? http://www.wseas.us/e-library/conferences/skiathos2001/papers/102.pdf, 29 декабря 2012.

276

Angas G. F. A Ramble in Malta and Sicily. L.: Smith, Elder, and Co., Cornhill, 1842. 88.

277

Hughes T. S., Travels in Sicily, Greece & Albania, Volume 1. L.: J. Mawman, 1820. 104–105.

278

Bigelow A. Travels in Malta and Sicily: With Sketches of Gibraltar, in MDCCCXXVII. Boston: Carter, Hende and Babcock, 1831. 303.

279

Перевод Н. Егорова, Н. Яковлевой. Verne J. A Journey to the Centre of the Earth. L.: Fantastica, 2013. 125–126.

280

30. В храме Неба в Пекине есть «Стена эха», которая на самом деле представляет собой шепчущую стену.

281

Everbach E. C., Lubman D. Whispering Arches as Intimate Soundscapes // Journal of the Acoustical Society of America 127. 2010. 1933.

282

Lord Rayleigh. Scientific Papers. Volume V. Cambridge: Cambridge Universit Press, 1912. 171.

283

Raman. On Whispering Galleries.

284

Hedengren S. Audio Ease Releases Acoustics of Indian Monument Gol Gumbaz, One of the Richest Reverbs in the World // ProTooler (blog), September 21, 2007, http://www.protoolerblog. com/2007/09/21/audio-ease-releases-acoustics-of-indianmonument-gol-gumbaz-one-of-the-richest-reverbs-in-the-world.

285

Ibid.

286

The Missouri Capitol: The Exterior of the Jefferson City Structure Was Built Entirely of Missouri Marble // Trough the Ages Magazine 1. 1924. 26–32.

287

A Handbook for Travellers in India, Burma, and Ceylon, 8th ed. L.: John Murray, 1911.

288

Hunt M. L., Vriend N. M. Booming Sand Dunes // Annual Review of Earth and Planetary Sciences 38. 2010. 281–301. Вероятно, существуют и другие поющие дюны.

289

Darwin C. Voyage of the Beagle. Stilwell, KS: Digireads.com, 2007. 224.

290

Giles L. Notes on the District of Tun-Huang // Journal of the Royal Asiatic Society 46. 1914. 703–728.

291

Polo M. The Travels of Marco Polo. N. Y.: Cosimo, 2007. 66.

292

Dagois-Bohy S., Ngo S., Pont S. C. du, Douady S. Laboratory Singing Sand Avalanches // Ultrasonics 50. 2010. 127–132.

293

Данные из World’s Largest Waterfalls by Average Volume // World Waterfall Database, http://www.worldwaterfalldatabase.com/ largest-waterfalls/volume, 27 декабря 2012.

294

Knelman J. Did He or Didn’t He? The Canadian Accused of Inventing CIA Torture // Globe and Mail (Canada), November 17, 2007.

295

Muir J. John Muir: The Eight Wilderness Discovery Book. Seattle, WA: Diadem, 1992. 623.

296

Wats G. R., Pheasant R. J., Horoshenkov K. V., Ragonesi L. Measurement and Subjective Assessment of Water Generated Sounds // Acta Acustica united with Acustica 95: 1032–1039 (2009); Galbrun L., Ali T. T. Perceptual Assessment of Water Sounds for Road Traffic Noise Masking // Proceedings of the Acoustics 2012 Nantes Conference, 23–27 April 2012, Nantes, France, 2153–2158.

297

Патерсон Ли, из личной беседы, 25 мая 2012.

298

Размеры пузырьков ограничены узким диапазоном, радиусом от 1 до 3 миллиметров, что дает узкий диапазон частот, от 1000 до 3000 Гц. Возможно, пузырьки образованы газом, который вырабатывают насекомые, но с учетом колебаний в количестве пузырьков в зависимости от уровня освещенности, о чем рассказал мне Ли, более вероятной причиной является фотосинтез водорослей, которыми изобиловал карьер.

299

Rohter L. Far from the Ocean, Surfers Ride Brazil’s Endless Wave // New York Times, March 22, 2004.

300

Более подробно о приливных волнах см. превосходную книгу Pretor-Pinney G. Wavewatcher’s Companion. L.: Bloomsbury, 2010, из которой взяты некоторые факты этого раздела.

301

Dai Z., Zhou C. The Qiantang Bore // International Journal of Sediment Research 1. 1987. 21–26.

302

Moore W. U. The Bore of the Tsien-Tang-Kiang // Proceedings of the Institution of Civil Engineers 99. 1890. 297–304.

303

Chanson H. The Rumble Sound Generated by a Tidal Bore Event in the Baie du Mont Saint Michel // Journal of the Acoustical Society of America 125. 2009. 3561–3568.

304

Перевод А. Шмульяна.

305

Исунгсет Терье, комментарии публике на концерте в Королевском Северном колледже музыки в Манчестере, Англия, 7 ноября 2011.

306

Taylor L. R., Prasad M. G., Bhat R. B. Acoustical Characteristics of a Conch Shell Trumpet // Journal of the Acoustical Society of America 95. 1994. 2912.

307

Wyse P. The Iceman Bloweth // Guardian (London), December 3, 2008.

308

Это напоминает мне о статье в одном ужасном журнале, посвященном аппаратуре hi-fi, где утверждалось, что материал полки, на которой стоит проигрыватель компакт-дисков, существенно влияет на звук — деревянные полки дают теплый звук, а стеклянные — более чистый!

309

Giordano B. L., McAdams S. Material Identification of Real Impact Sounds: Effects of Size Variation in Steel, Glass, Wood, and Plexiglass Plates // Journal of the Acoustical Society of America 119. 2006. 1171–1181.

310

Chernets O., Fricke J. R. Estimation of Arctic Ice Thickness from Ambient Noise // Journal of the Acoustical Society of America 96. 1994. 3232–3233.

311

Кьюсак Питер, из личной беседы, 7 января, 2012.

312

Уотсон Крис, из личной беседы, 15 ноября, 2011.

313

Van der Spuy R. AdvancED Game Design with Flash. N. Y.: friendsofED, 2010. 462.

314

Lundmark G. Skating on Thin Ice — and the Acoustics of Infinite Plates. (Доклад представлен на Internoise 2001, the 2001 International Congress and Exhibition on Noise Control Engineering. The Hague, Netherlands, August 27–30, 2001.)

315

Dagois-Bohy S., Courrech du Pont S., Douady S. Singing-Sand Avalanches without Dunes // Geophysical Research Letters 39. 2012. L20310.

316

Yarham E. R. Mystery of Singing Sands // Natural History 56. 1947. 324–325.

317

Grant C. Rock Art of the American Indian. Dillon, CO: VistaBooks, 1992.

318

Sound Effects: Castle Tunder // Hollywood Lost and Found, http://www.hollywoodlostandfound.net/sound/castlethunder.html, 31 декабря 2012.

319

Тим Гедемер, из личной беседы, 24 июня 2012.

320

Нагрев — самое распространенное объяснение причин образования ударной волны; например, см. Blanco F., La Rocca P., Peta C., Riggi F. Modelling Digital Tunder // European Journal of Physics 30. 2009. 139–145. Согласно другой гипотезе, энергия для звуковых волн высвобождается вследствие разрыва химических связей; см. Graneau P. The Cause of Thunder // Journal of Physics D: Applied Physics 22. 1989. 1083–1094.

321

Ribner H. S., Roy D. Acoustics of Tunder: A Quasilinear Model for Tortuous Lightning // Journal of the Acoustical Society of America 72. 1982. 1911–1925.

322

Hill D. P. What Is Tat Mysterious Booming Sound? Seismology Research Letters 82. 2011. 619–622.

323

Ramde D., Antlfnger C. Wis. Town Longs for Relief from Mysterious Booms // Associated Press, March 21, 2012.

324

Van Berkel J. Data Point to Earthquakes Causing Mysterious Wis. Booms // USA Today, March 22, 2012.

325

Davidson C. Earthquake Sounds // Bulletin of the Seismological Society of America 28. 1938. 147–161.

326

Bogustawski L. Jets Make Sonic Boom in False Alarm // Guardian (London), April 12, 2012.

327

Другие рассказы о Кракатау см. в Winchester S. Krakatoa: The Day the World Exploded: August 27, 1883. N. Y.: Harper-Collins, 2005. Высказывания современников взяты из этой книги.

328

В то время не было инструментов, чтобы точно измерить уровень громкости, но рассказы очевидцев стали основой для распространенного мнения, что громкость взрыва составляла 180 децибел на расстоянии 160 километров от вулкана. Но я не нашел источник, где впервые появилась эта оценка.

329

Leffman D. The Rough Guide to Iceland. L.: Rough Guides, 2004. 277.

330

Тим Лейтон, из личной беседы, 1 марта 2012.

331

Скорость выброса воды может превысить скорость звука, что приводит к образованию слабых звуковых ударов, похожих на раскаты грома; см. Bryan T. S. The Geysers of Yellowstone, 4th ed. Boulder: University Press of Colorado, 2008. 5–6.

332

Darwin. Voyage of the Beagle.

333

Перевод Р. Бобровой.

334

Hardy T. Under the Greenwood Tree. Stilwell, KS: Digireads. com, 2007. 7.

335

Fégeant O. Wind-Induced Vegetation Noise. Part I: A Prediction Model // Acustica united with Acta Acustica 85. 1999. 228–240.

336

Об этом мне рассказал ландшафтный дизайнер Пол Харви Брукс в интервью для BBC Radio 4, 20 мая 2011.

337

Ward C. M. Papers of Mel (Charles Melbourne) Ward // AMS 358, Box 3, Notebook 31. Sydney: Australian Museum, 1939. Две цитаты из Pocock C. A. Romancing the Ref: History, Heritage and the Hyper-real. PhD dissertation, James Cook University, Australia, 2003.

338

Qureshi Y. Tower Blows the Whistle on Corrie // Manchester Evening News, May 24, 2006.

339

Beetham Tower Howls Again after Another Windy Night in Manchester // Manchester Evening News, January 5, 2012. Раньше башня гудела при скорости ветра около 50 километров в час, теперь — только при скорости, превышающей 110 километров в час.

340

Sargent G. I’m Sorry about the Beetham Tower Howl, Says Architect Ian Simpson // Manchester Evening News, January 6, 2012. Другие причины шума от зданий см. в Hamer M. Buildings Tat Whistle in the Wind // New Scientist, no. 2563. August 4, 2006. 34–36.

341

Gold A. R. Ear-Piercing Skyscraper Whistles Up a Gag Order // New York Times, April 13, 1991.

342

Твит Саймона Джексона, акустика из консалтинговой фирмы Arup. Quick sound level measurement at Beetham Tower — 78dBLaeq,1s main feq in 250Hz 3rd/oct band. @stjackson, 3 января, 2012.

343

Натали Вренд, из личной беседы, 17 февраля 2012.

344

Curzon of Kedleston, Marquess. Tales of Travel. N. Y.: George H. Doran, 1923. 261–339.

345

Geisler C. D. From Sound to Synapse: Physiology of the Mammalian Ear. N. Y.: Oxford University Press, 1998. 194.

346

Eggermont J. J., Roberts L. E. The Neuroscience of Tinnitus // Trends in Neurosciences 27. 2004. 676–682.

347

Schaette R., McAlpine D. Tinnitus with a Normal Audiogram: Physiological Evidence for Hidden Hearing Loss and Computational Model // Journal of Neuroscience 31. 2011. 13452–13457.

348

Watson C. No Silence Please // Inside Music (BBC blog), December 2006, http://www.bbc.co.uk/music/insidemusic/nosilenceplease, accessed June 1, 2009.

349

Если точнее, то –9.4 дБA. Буква A означает, что это уровень звука, взвешенный по шкале A, с учетом того, что ухо менее чувствительно на низких частотах.

350

Концертные залы полезно делать очень тихими, поскольку в них ослабляется шум, создаваемый публикой. Jeong C.-H., Pierre M., Brunskog J., Petersen C. M. Audience Noise in Concert Halls during Musical Performances // Journal of the Acoustical Society of America 131. 2012. 2753–2761.

351

Botha M. Several Futures of Silence: A Conversation with Stuart Sim on Noise and Silence // Kaleidoscope 1, no. 1 (2007), https://www. dur.ac.uk/kaleidoscope/issues/i1v1/sim_1_1. Stuart Sim. A Manifesto for Silence. Edinburgh: Edinburgh Universit Press, 2007.

352

Grahn J. A. Neural Mechanisms of Rhythm Perception: Current Findings and Future Perspectives // Topics in Cognitive Science 4. 2012. 585–606.

353

Levitin D. This Is Your Brain on Music. L.: Atlantic, 2006.

354

Чарльз Динен, из личной беседы, 24 июня 2012.

355

См. Young K. Noisy ISS May Have Damaged Astronauts // New Scientit, June 2006; Roller C. A., Clark J. B. Short-Duration Space Flight and Hearing Loss // Otolaryngology — Head and Neck Surgery 129. 2003. 98–106.

356

Young. Noisy ISS.

357

Leighton T., Petculescu G. A. The Sound of Music and Voices in Space Part 2: Modeling and Simulation // Acoustics Today 5. 2009. 17–26.

358

Moorhouse A. Environmental Noise and Health in the UK. Oxfordshire, UK: Health Protection Agency, 2010.

359

Voisin J., Bidet-Caulet A., Bertrand O., Fonlupt P. Listening in Silence Activates Auditory Areas: A Functional Magnetic Resonance Imaging Study // Journal of Neuroscience 26. 2006. 273–278.

360

Van Dierendonck D., Nijenhuis J. T. Flotation Restricted Environmental Stimulation Therapy (REST) as a Stress-Management Tool: A Metaanalysis // Psychology and Health 20. 2005. 405–412.

361

Samuel H. French Told Not to Complain about Rural Noise // Daily Telegraph (London), August 22, 2007.

362

Ray C. Soundscapes and the Rural: A Conceptual Review from a British Perspective // Centre for Rural Economy Discussion Paper no. 5, February 2006, http://www.ncl.ac.uk/cre/publish/discussionpapers/ pdfs/dp5.pdf.

363

19. Примечание издателя к Hempton G., Grossmann J. One Square Inch of Silence: One Man’s Search for Natural Silence in a Noisy World. N. Y.: Free Press, 2009.

364

What Is One Square Inch? One Square Inch: A Sanctuary for Silence at Olympic National Park, http://onesquareinch.org/about, accessed July 5, 2013.

365

Schafer R. M. The Tuning of the World. Toronto: McClelland and Stewart, 1977.

366

US National Park Service, Management Policies. Washington, DC: US Department of the Interior, 2006. 56.

367

Исследование, лежащее в основе кампании, подробно описано в Jackson S., Fuller D., Dunsford H., Mowbray R., Hext S., MacFarlane R., Hagget C. Tranquility Mapping: Developing a Robust Methodology for Planning Support. Centre for Environmental and Spatial Analysis, Northumbria University, 2008.

368

Mace B. L., Bell P. A., Loomis R. J. Aesthetic, Affective and Cognitive E[53]ects of Noise on Natural Landscape Assessment // Social & Natural Resources 12. 1999. 225–242.

369

Hunter M. D., Eickhoff S. B., Pheasant R. J., Douglas M. J., Wats G. R., Farrow T. F., Hyland D., et al. The State of Tranquility: Subjective Perception Is Shaped by Contextual Modulation of Auditory Connectivity // NeuroImage 53. 2010. 611–618.

370

Maitland S. A Book of Silence. L.: Granta, 2008.

371

Arkette S. Sounds like City // Theory, Culture & Society 21. 2004. 159–168.

372

Jackson et al. Tranquility Mapping.

373

Основано на исследованиях в Великобритании. Skinner C. J., Grimwood C. J. The UK National Noise Incidence Study 2000/2001, vol. 1, Noie Levels. L.: Department for Environment, Food & Rural Affairs, 2001.

374

Directive 2002/49/EC of the European Parliament and of the Council of 25 June 2002 Relating to the Assessment and Management of Environmental Noise // Official Journal of the European Communities L189/12, July 18, 2002, http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/ LexUriServ.do?uri=OJ: L:2002:189:0012:0025: EN: PDF.

375

Для интересующихся акустикой, первая — Lden = 55 дБ [Research into Quiet Areas: Recommendations for Identification. L.: Department for Environment, Food & Rural Affairs, 2006]; вторая — LA, eq = 42 дБ [Pheasant R., Horoshenkov K., Watts G., Barrett B. The Acoustic and Visual Factors Influencing the Construction of Tranquil Space in Urban and Rural Environments Tranquil Spaces-Quiet Places? // Journal of the Acoustical Society of America 123. 2008. 1446–1457].

376

Хильдегард Вестеркамп, из личной беседы, 19 апреля 2009.

377

Другие исследования дают термины, сходные с энергичностью и благозвучностью. Davies W. J., Murphy J. E. Reproducibility of Soundscape Dimensions (доклад представлен на InterNoise 2012, N. Y., August 19–22, 2012).

378

Стюарт Брэдли, из личной беседы, апрель 2009.

379

Hasenkamp W., Barsalou L. W. Effects of Meditation Experience on Functional Connectivity of Distributed Brain Networks // Frontiers in Human Neuroscience 6. 2012. 38.

380

Венди объяснила мне, что раньше исследовались отдельные зоны мозга, но современные методы нейровизуализации показали, что в мозгу нет отдельных зон, отвечающих за конкретную функцию, и что функции распределены по множеству зон, объединенных нейронными сетями.

381

MacLean K. A., Ferrer E., Aichele S. R., Bridwell D. A., Zanesco A. P., Jacobs T. L., King B. G., et al. Intensive Meditation Training Improves Perceptual Discrimination and Sustained Attention // Psychological Science 21. 2010. 829–839.

382

Анализ непредсказуемости в музыкальных ритмах за четыре столетия см. в Levitin D. J., Chordia P., Menon V. Musical Rhythm Spectra from Bach to Joplin Obey a 1/f Power Law // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 109. 2012. 3716–3720.

383

New Organ Will Be Played by the Sea // Lancahire Telegraph, June 14, 2002.

384

Kima S.-H., Lee C.-W., Lee J.-M. Beat Characteristics and Beat Maps of the King Seong-deok Divine Bell // Journal of Sound and Vibration 281. 2005. 21–44.

385

Некоторые музыкальные инструменты издают ноты, у которых нет основной частоты, но в этом случае мозг дополняет отсутствующую информацию.

386

Частота пропорциональна скорости ветра и обратно пропорциональна толщине троса.

387

Hickling A. Blowing in the Wind: Pierre Sauvageot’s Harmonic Fields // Guardian (London), June 2, 2011, http://www.guardian. co.uk/music/2011/jun/02/harmonic-felds-pierre-sauvageot.

388

Kamo M., Iwasa Y. Evolution of Preference for Consonances as a By-product // Evolutionary Ecology Research 2. 2000. 375–383.

389

Bannan N., ed. Music, Language, and Human Evolution. Oxford: Oxford University Press, 2012.

390

Corbin A. Identity Bells and the Nineteenth Century French Village // Smith M. M. Hearing History. Athens: University of Georgia Press, 2004. 184–200.

391

Я посетил церковь Святого Иоанна в окрестностях Манчестера 10 сентября 2011.

392

Выражение “brown bread” взято из заголовка газеты Daily от 26 июня 2012.

393

Cox T. J. Acoustic Iridescence // Journal of the Acoustical Society of America 129. 2011. 1165–1172.

394

Ball P. Sculpted Sound // New Scientit, no. 2335. March 23, 2002. 32.

395

Climente A., Torrent D., Sánchez-Dehesa J. Omnidirectional Broadband Acoustic Absorber Based on Metamaterials // Applied Physics Letters 100. 2012. 144103. Моя коллега Ольга Умнова построила гигантскую версию такого устройства, чтобы выяснить, способно ли оно защитить от взрыва.

396

Фрэнсис Кроу, из личной беседы, 7 ноября 2012.

397

Вероятно, звук распространялся так же, как под мостом в Массачусетсе, о котором рассказывалось в главе 4.

398

Цитаты с некоторыми изменениями, внесенными Давиде Тидони, впервые были использованы в рецензии на выставку “Bang! Being the Building”, которая проходила в лондонском районе Барбикан в 2012 году.

399

Прекрасно! (ит.)

400

Somerset Church Bell to Ring Again Afer Agrement Reached // BBC News, December 2, 2012, http://www.bbc.co.uk/news/ uk-england-somerset-20572854.

401

Энгус Карлайл, из личной беседы, 19 октября 2012.

402

Энтони Гиббс, из личной беседы, 23 октября 2012.

403

На севере Уэльса запущен проект под названием Bangor Sound City, рассматривающий создание постоянно действующего парка звукового искусства в дополнение к паркам скульптуры. Была устроена серия временных экспозиций, чтобы выяснить отношение посетителей к саунд-арту. Выяснилось, что посетители воспринимают такие произведения как нечто само собой разумеющееся и не высказывают желания заменить их более традиционной скульптурой или живописью.

404

Если вы предпочитаете более экологичную версию музыкальной дороги, в Роттердаме на площади Шоубургплей есть музыкальный тротуар, звук шагов на котором зависит от разного типа покрытия.

405

Блог Дэвида Симмонс-Даффина от 23 декабря 2008.

406

Расстояния округлены; если точнее, то 12,3 сантиметра для самой низкой ноты и 8 сантиметров для самой высокой.

407

В музыкальных терминах последняя нота была между пятой и шестой нотой выше первой.

408

Мы знаем как минимум об одной, где не используются октавы, а в некоторых отсутствуют квинты. Ball P. Harmonious Minds: The Hunt for Universal Music // New Scientist, no. 2759. May 10, 2010. 30–33.

409

Hamer M. Music Special: Flexible Scales and Immutable Octaves // New Scientist, no. 2644. February 23, 2008. 32–34.

410

Lone Ranger Road Music Heads into the Sunset // CBC News, September 21, 2008, http://www.cbc.ca/news/arts/music/ story/2008/09/21/road-loneranger-theme.html. Источник цитаты. Honda Makes GROOVY Music // Daily Breeze, September 20, 2008, http://www.dailybreze.com/ci_10514483.

411

Производители продуктов питания манипулируют звуком, демонстрируя, например, что их печенье рассыпчатое и хрустящее. Чтобы получить хруст, внутри продукта должен образоваться каркас, который рассыпается во рту после первого укуса.

412

Nyeste P., Wogalter M. S. On Adding Sound to Quiet Vehicles // Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society 52nd Annual Meeting-2008. Human Factors and Ergonomics Society, 2008. 1747–1750.

413

Feedback: Cars That Go Clippetty Clop // New Scientist, no. 2823. July 29, 2011.

414

The Museum of Curiosity, series 2, episode 1, BBC Radio 4, broadcast May 4, 2009.

415

99 % Invisible-15- Sounds of the Artificial World // PodBean, February 11, 2011, http://podbean.99percentinvisible.org/2011/02/ 11/99-invisible-15-sounds-of-the-artifcial-world.

416

Koelsch S. Effects of Unexpected Chords and of Performer’s Expression on Brain Responses and Electrodermal Activity // PLoS One 3, no. 7. 2008. e2631.

417

Воспроизведение часто страдает от того факта, что звук как бы находится внутри головы. Исследователи недавно выяснили, как можно разрешить эту проблему для всех слушателей. История об оперном театре взята из Farina A., Ayalon R. Recording Concert Hall Acoustics for Posterity. (Доклад представлен на 24th International Conference: Multichannel Audio — The New Reality, June 26–28, 2003.)

Content

Тревор Кокс
Книга звука
Научная одиссея в страну акустических чудес

Пролог

1 Самое звучное место в мире

2 Звенящие скалы

3 Лающая рыба

4 Эхо прошлого

5 За поворотом

6 Поющие пески

7 Самые тихие места в мире

8 Звуковые достопримечательности

9 Будущие чудеса

Благодарности

Примечания