Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

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[384]. 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»[385]. 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[386]. 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[387]. 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.