Текст книги "Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес"

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]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.


[Закрыть]. 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]68
  Stephens J. L. Incidents of Travel in Greece, Turkey, Russia and Poland. Edinburgh: William and Robert Chambers, 1839. 21.


[Закрыть]

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]69
  Barron M. Auditorium Acoustics and Architectural Design, 2nd ed. L.: Spon Press/Taylor & Francis, 2010. 276.


[Закрыть]. 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]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.


[Закрыть]. 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]71
  Вот почему учителя во время школьных концертов напоминают ученикам, чтобы они поворачивались лицом к публике.


[Закрыть]. Поэтому боковые места предназначались для иностранцев, опоздавших и женщин – это был древний эквивалент дешевой галерки[72]72
  Barron. Auditorium Acoustics, 277.


[Закрыть].

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]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.


[Закрыть]. 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]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.


[Закрыть]. 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]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.


[Закрыть]. К его сомнительным идеям относится предположение, что несколько больших ваз, установленных вокруг театра, усилят голос актера[76]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.


[Закрыть]. 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]77
  Tayer. Marcus Vitruvius Pollio.


[Закрыть].

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]78
  Kayili M. Acoustic Solutions in Classic Ottoman Architecture. Manchester, UK: FSTC Limited, 2005.


[Закрыть]. В алтаре церкви Святого Андрея в английском Лиддингтоне под потолком расположены одиннадцать сосудов – шесть в северной стене и пять в южной[79]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).


[Закрыть]. 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]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.


[Закрыть]. 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]81
  Beranek L. L. Music, Acoustics and Architecture. N. Y.: Wiley, 1962. 5.


[Закрыть]. 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]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.


[Закрыть]. 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]83
  D’Errico F., Lawson G. The Sound Paradox // Archaeoacoustics, ed. Scarre C., Lawson G. Cambridge: McDonald Institute for Archaeological Research, 2006. 50.


[Закрыть]. 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]84
  Morley I. The Evolutionary Origins and Archaeology of Music, Darwin College Research Report DCRR-002. Cambridge: Darwin College, Cambridge University, 2006.


[Закрыть].

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]85
  Boivin N. Rock Art and Rock Music: Petroglyphs of the South Indian Neolithic // Antiquity 78. 2004. 38–53.


[Закрыть]. 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]86
  Dams L. Palaeolithic Lithophones: Descriptions and Comparisons // Oxford Journal of Archaeology 4. 1985. 31–46.


[Закрыть]. 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]87
  Caverns Luray. Discovery. http://luraycaverns.com/History/ Discovery/tabid/529/Default.aspx, 17 июня 2012.


[Закрыть]. 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]88
  Windsor H. H. The Organ Tat Plays Stalactite // Popular Mechanics, September 1957.


[Закрыть]. 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]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.


[Закрыть]. 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]90
  The Rock Hamonicon // Journal of Civilization (1841).


[Закрыть]. 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]91
  Ibid.


[Закрыть]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]92
  Ibid.


[Закрыть].

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]93
  Blades J. Percussion Instruments and Their History. L.: Kahn & Averill, 2005. 90.


[Закрыть]. По свидетельству Times, первое представление было «одним из самых необычных и новаторских концертов в Лондоне»[94]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.


[Закрыть]. Семья Ричардсон гастролировала по Британии и континенту, исполняя музыку Генделя, Моцарта, Доницетти и Россини[95]95
  Blades. Percussion Instruments. 90.


[Закрыть].

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]96
  Wainwright M. Evelyn Glennie’s Stone Xylophone // Guardian (London), 19 августа 2010.


[Закрыть].

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]97
  Online Special: Ruskin Rocks! Geoscientist Online, October 4, 2010, http://www.geolsoc.org.uk/ruskinrocks, 16 мая 2011.


[Закрыть]. 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]98
  Hunt. Origins in Acoustics, 152.


[Закрыть].

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]99
  Строго говоря, это описание подходит только для случаев, когда вы стоите в центре лестницы, на одинаковом расстоянии от стен.


[Закрыть]. 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]100
  Цитата из каталога выставки Tatton Park Biennial 2012: http://www.tatonparkbiennial.org/detail/3070, accessed March 17, 2011.


[Закрыть]. 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]101
  Reznikoff I. On Primitive Elements of Musical Meaning // Journal of Music and Meaning 3. (Осень 2004/зима 2005.)


[Закрыть].

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]102
  Waller S. J. Sound and Rock Art // Nature 363. 1993. 501.


[Закрыть]. 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]103
  Лабман Дэвид, из личной беседы, 25 июня 2012.


[Закрыть]. 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.