Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

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].