Шум. История человечества. Необыкновенное акустическое путешествие сквозь время и пространство

Первичная атмосфера плохо защищала Голубую планету, поэтому в нее часто врезались метеориты и астероиды (что, по сути, одно и то же). Ее сотрясали землетрясения и извержения вулканов. Весь этот грохот, однако, некому было слушать. На Земле не было таких высокоорганизованных форм жизни, как сейчас. Вероятно, первыми живыми организмами были простейшие бактерии, для которых высокотоксичный газовый коктейль тех времен был эликсиром жизни. А вот воздух, которым дышим мы (78 % азота, 21 % кислорода и примеси благородных газов), их бы точно убил. Следы этих древнейших микроорганизмов, возраст которых насчитывает около 3,77 млрд лет, были обнаружены в 2017 г. на севере Канады.

Эти первые обитатели Земли погибли примерно миллиард лет спустя, их погубил как раз кислород (кстати, продукт дыхания одного из видов бактерий). Но тот же самый кислород дал возможность существования новой форме жизни, которая через миллионы лет эволюции обретет способность слышать.

Ухо, звуковая волна, восприятие – три слагаемых шума

Мы знаем, что жизнь зародилась в воде. В течение миллионов лет Мировой океан населяли беспозвоночные существа, у которых еще не было органов слуха. Первые позвоночные возникли в девоне (ок. 418–360 млн лет назад). Это были рыбы, и они обладали уникальным отличительным признаком: это были первые живые существа, которые могли слышать в современном смысле этого слова.

Уже древнейшие рыбы имели примитивные органы слуха. В отличие от обитателей суши у рыб до сих пор нет среднего уха – только внутреннее. Зато это достижение эволюции они получили первыми и владеют им как минимум 380 млн лет. В начале 2000-х гг. палеонтологи изучили останки доисторической рыбы пандерихтиса (верхний девон, примерно 384–376 млн лет назад). Она жила незадолго до появления земноводных, была похожа на сплющенную сверху латимерию и имела отверстие над внутренним ухом, как все рыбы. Однако у пандерихтиса это отверстие было существенно больше, чем у его предшественников. В 2006 г. шведские палеобиологи Мартин Бразо и Пер Ольберг выдвинули гипотезу, согласно которой среднее ухо наземных позвоночных развилось как раз из этого увеличенного отверстия. Ученые также убеждены, что первые амфибии дышали ушами[2].

Органы дыхания и органы слуха образовали две независимые системы только у тех позвоночных, которые полностью вышли на сушу. О былой связи двух систем напоминает один лишь маленький орган: евстахиева труба, тонкий канал между средним ухом и носоглоткой. О ней знает каждый, кто летал в самолете. Когда на взлете и посадке начинает закладывать уши, мы зажимаем нос и сглатываем. Через евстахиеву трубу воздух движется из носоглотки в ухо и давит изнутри на барабанную перепонку, уже натянутую до предела из-за внешнего давления. Раздается спасительный щелчок, и боль отпускает – внутреннее и внешнее давление выровнялось. Правда, во время болезни этот трюк не работает. Отекшая слизистая не пропускает достаточное количество воздуха в евстахиеву трубу. Тогда от боли в ушах нет спасения. Другая уязвимая категория – маленькие дети. Они часто плачут при взлете и посадке, потому что не умеют сглатывать в нужный момент.

В течение нескольких миллионов лет после выхода на сушу у позвоночных сформировался привычный нам орган слуха: наружное ухо (обычно с ушной раковиной), слуховой канал, среднее ухо и внутреннее ухо с чувствительными волосковыми клетками, которые воспринимают звуковой сигнал, а затем по слуховым нервам информация поступает в мозг. Плюс барабанная перепонка со слуховыми косточками: молоточком, наковальней и стремечком. Это хрупкая и очень чувствительная конструкция. В отличие от многих других органов ухо с трудом восстанавливается после повреждений, а сильная травма может привести к глухоте или тиннитусу, ведь чувствительные волосковые клетки не способны к регенерации.

Чтобы лучше понимать природу шума, нужно взглянуть на него с точки зрения физики. То, что мы называем громкостью звука, по сути является уровнем звукового давления и измеряется в децибелах (дБ). Децибел – это десятая доля бела. Данная единица измерения появилась в начале XX в. и получила свое название в честь Александра Грэма Белла (1877–1922), который наряду с немецким физиком Филиппом Рейсом (1834–1874) был основоположником современной телефонии.