Текст книги "100 знаменитых изобретений"

Музыкальные инструменты

Музыка является важнейшей частью человеческой культуры. Она сопровождает человека от рождения и до смерти.

Наиболее ранними считаются ударные инструменты. Они возникли у первобытных народов, сопровождавших свои пляски ударами камней или кусков дерева друг о друга. Подобным образом происходит извлечение звуков у современных кастаньет, которые напоминают по форме раковины и соединяются попарно шнурками или деревянными рукоятками. Первые кастаньеты изготавливались из каштана, отсюда и название. Сейчас кастаньеты изготавливаются из твердых пород дерева: черного, самшита, кокосовой пальмы.

Было замечено, что звук можно сделать более гулким и сильным, натянув кожу на полый деревянный или глиняный предмет. Так появились предки современных барабанов и литавр.

Современный барабан представляет собой полый корпус или раму, на которые с одного или обеих сторон натянута кожа. Звук извлекается ударом по мембране или трением. В современных оркестрах применяют большой и малый барабаны. На большом играют колотушкой с мягким наконечником. Малый имеет более низкий корпус, поверх нижней мембраны натянуты струны, делающие звук сухим и трескучим. На нем играют двумя деревянными палочками с утолщениями на концах.

Первые литавры представляли собой полый сосуд, отверстие которого затянуто кожей. Они были распространены в Индии, Африке, у славянских народов. От них произошли современные литавры, ставшие еще в XVII в. первыми ударными инструментами в оркестре. Сейчас литавры представляют собой большие медные котлы, верх которых затянут кожей. Высоту звука можно регулировать, изменяя натяжение кожи при помощи винтов. На литаврах играют палочками, обтянутыми войлоком.

Бубен представляет собой обруч с погремушками, с одной стороны на него натянута кожа, с другой могут быть прикреплены струны с бубенчиками. На нем играют, потряхивая или ударяя по коже и обручу.

Одним из самых древних инструментов являются тарелки. Это плоские металлические пластинки, звук из которых извлекаются ударом друг о друга, палочкой от барабана, металлической метелкой.

Треугольник сделан из стального прута. Он подвешивается к пульту, и по нему ударяют металлической палочкой.

Если вышеперечисленные ударные инструменты обычно имеют одну высоту звука, то ксилофоны и колокольчики могут издавать различный по высоте звук. Ксилофон представляет собой набор деревянных брусков. На них играют при помощи деревянных палочек. Ксилофон издает сухой звонкий щелкающий звук. Его диапазон – от «до» первой до «до» четвертой октавы.

Колокольчики – набор металлических пластин разной формы, закрепленных на деревянных брусках. На них можно играть палочками или молоточками. Иногда в них используется клавиатура.

Струнные инструменты произошли от охотничьего лука. Постепенно к одной струне-тетиве стали добавлять другие разной длины и толщины, натягивавшиеся с различной силой. Это позволяло извлекать звуки разной высоты.

Примером такого музыкального инструмента является лира, которая была известна еще в Древнем Египте и Греции. Она состояла из фигурной изогнутой рамы, скрепленной сверху перекладиной, к которой тянулись струны. Лиру держали левой рукой, в правой держали плектр, которым извлекались звуки. Родственным лире инструментом была кифара.

Современным представителем этой линии струнных инструментов является арфа. Она появилась еще в древности, была популярна в Древнем Египте, Финикии, Греции, Риме. В Средние века она получила огромное распространение в Европе. Под аккомпанемент переносной арфы исполняли свои сказания ирландские сказители. Неслучайно ее изображение вошло в герб Ирландии.

Постепенно арфа стала инструментом аристократов. Ее богато украшали. Играли на ней, как правило, женщины. Сейчас арфа используется как солирующий инструмент и как один из инструментов в оркестре. Она имеет 45–47 струн, натянутых на треугольную металлическую раму. Укорачивая струны при помощи 7 педалей, на арфе можно извлечь все звуки от «ре» контроктавы до «фа» четвертой октавы.

Позже было замечено, что струны, натянутые на полый ящик, издают более красивый звук. Ящики стали делать различной формы, применяя разные способы крепления к нему струн. Так возникли инструменты, каждый из которых имел свой неповторимый тембр. Эти инструменты издавали короткий звук. Затем для получения протяжного звука стали использовать смычок – палочку с натянутым на нее пучком конского волоса, которым вели по струне. Звучание струны длилось, пока по ней водили смычком.

Первым музыкальным инструментом с ящиком-резонатором был ныне забытый монохорд, что в переводе с древнегреческого означает «однострун». Его создал Пифагор для опытов со струнами. Это был не музыкальный инструмент, а прибор. Монохорд имел простую конструкцию: вдоль длинной коробки была натянута струна, под которой была подвижная подставка. Пифагор, проводя опыты, двигал подставку, останавливая ее под струнами в разных местах. Струна при этом как бы делилась на две части – равные или неравные. Если подставка стояла точно посередине, то части получались одинаковые и звучали одинаково. А если подставка сдвигалась, то отрезки струны получались разные и звучали – один выше, а другой ниже.

Позже появились полихорды, имевшие несколько струн. Различные способы извлечения звуков дали начало различным струнным инструментам.

Одним из наиболее распространенных раньше струнных щипковых инструментов была лютня. Она появилась еще в античности, затем была очень популярна у арабов, благодаря которым она и попала в средневековую Европу.

Лютня состояла из большого полукруглого корпуса и широкого грифа с колками для натяжения струн. Нижняя дека – выпуклая часть корпуса – для красоты украшалась кусочками черного дерева или слоновой кости. В центре верхней деки был вырез в виде звезды или розы. Некоторые большие лютни – архилютни – имели три таких выреза. Количество струн у лютни было в пределах от 6 до 16. Все они, кроме двух самых высоких, были удвоенными в унисон или октаву.

Играли на лютне сидя, положив ее на левое колено. Правой рукой защипывали струны, одновременно фиксируя их на грифе левой рукой, удлиняя их или укорачивая.

Лютня использовалась как сольный инструмент и для сопровождения. Лютни больших размеров звучали в ансамблях и оркестрах.

Еще одним распространенным щипковым инструментом является гитара.

Ее история уходит в глубокую древность. На египетских памятниках встречаются изображения музыкального инструмента, наблы, внешним видом напоминающего гитару. С течением времени этот инструмент эволюционировал и видоизменялся. В XIII в. существовало два вида гитар: мавританская и латинская гитары. Мавританская имела овальную форму, и играли на ней преимущественно плектром, что придавало ее звучанию резкость. Латинская гитара имела более сложную форму. Мягкое звучание сделало ее популярной у любителей утонченной музыки. Именно латинская гитара стала близкой предшественницей современной классической гитары.

В XVI в. широкое распространение получил инструмент, по внешнему виду и приемам игры близкий к гитаре – виуэла. Она обладала более узким и выпуклым корпусом и была популярной в высших слоях испанского общества. На виуэлах аккомпанировали пению, играли соло и дуэтом, исполняли вариации, фантазии, танцы, пьесы.

Вплоть до середины XVIII в. гитара сохраняла свои первоначальные черты. Она имела 9 струн, составлявших 5 рядов. С 1770 г. европейские мастера постепенно изменяли этот инструмент. Появились гитары с одинарными струнами, строй стал фиксированным и сохранился вплоть до нашего времени.

Испания не сразу приняла эти новшества. Там мастера стали создавать инструменты с шестью двойными струнами. Затем самобытное испанское направление влилось в русло европейской традиции. Форму современной классической гитары создал испанский мастер Торрес, живший в середине XIX века.

В Испании была наиболее распространена шестиструнная гитара, которая стала и сольным инструментом. В России большей популярностью пользовалась семиструнная гитара, наиболее удобная для вокального аккомпанемента.

Еще одна разновидность гитары – гавайская – имеет 6 струн, под которыми натянута кожа. На ней играют плектром. Гавайская гитара имеет мягкий тянущийся звук.

Развитие смычковых струнных инструментов привело к появлению целого семейства виол. В зависимости от размера различали дискантовую, альтовую, теноровую, большую басовую, контрабасовую виолы. С увеличением размера понижалась высота звука, издаваемого виолами. Он отличался нежностью, мягким матовым тембром, но слабой силой. Все виолы имели корпус с ярко выраженной «талией» и покатыми «плечами». При игре их держали вертикально на коленях или между коленями.

В конце XV в. появилась скрипка. Она обладала более сильным звуком и большими исполнительскими возможностями, чем ее предшественницы, и вскоре вытеснила их. В конце XVI в. наиболее известные скрипичные мастера жили в итальянском городе Кремона. Они принадлежали к семействам Амати, Страдивари и Гварнери. Качество их инструментов до сих пор не превзойдено.

Корпус скрипки плавно заокруглен и имеет тонкую «талию». На верхней деке находятся вырезы, имеющие форму латинской буквы f – эфы. На звук скрипки влияют размер корпуса, его форма и даже лак, которым он покрыт. К корпусу прикреплен гриф, заканчивающийся завитком. Перед завитком в желобке находятся отверстия, в которые вставлены колки. Они натягивают струны, которые с другой стороны плотно закреплены у подгрифка. В середине корпуса между эфами закреплена подставка, через которую проходят 4 струны. Они настроены на ноты «ми», «ля», «ре» и «соль».

Диапазон скрипки находится в пределах от «соль» малой до «соль» четвертой октавы. Скрипач изменяет высоту звука, прижимая пальцами левой руки струну к грифу. Для удобства игры он кладет скрипку на левое плечо, придерживая ее подбородком. Звук извлекается при помощи смычка, находящегося в правой руке музыканта.

Смычок состоит из трости или древка, на нижнем конце которого закреплена колодочка. Она служит для натягивания волоса.

Скрипка звучит до тех пор, пока смычок скользит по струне. Это позволяет исполнять на скрипке длинные плавные мелодии. Одновременно можно играть только на двух струнах скрипки, поскольку струны расположены на полукруглой подставке. Для того чтобы взять аккорд одновременно на трех или четырех струнах, применяют прием арпеджиато, беря звуки один за другим, скользя по струнам смычком. Кроме этого иногда защипывают струны скрипки пальцами. Такой прием называется пиццикато.

Кроме скрипки смычковыми инструментами являются альт, виолончель и контрабас. Они отличаются лишь размерами, а форму, в основном, унаследовали от виолы. Во время игры альт держат горизонтально, а виолончель и контрабас – вертикально, упирая в пол специальной подставкой. Самым низким звуком среди смычковых обладает контрабас. Он может брать «ми» контроктавы.

В Средние века появились струнные инструменты, в которых звук извлекался при помощи клавиш.

Первым таким инструментом был клавикорд, появившийся в XII в. Он представлял собой прямоугольный ящик, на одной стороне которого размещалась клавиатура. Играющий нажимал на клавиши, приводившие в движение металлические пластинки – тангеты. Те, в свою очередь, касались струн, которые при прикосновении начинали звучать.

Другой струнный клавишный инструмент – клавесин – был изобретен в Италии в XV в. В нем при нажатии на клавишу двигались деревянные рычажки, на конце одного из которых был укреплен черенок вороньего пера. Перо зацепляло струну, и раздавался звук. Такой механизм был присоединен к каждой струне. Струны клавесина располагались параллельно клавишам, а не перпендикулярно, как у клавикорда. Его звучание было суховатым, стеклянным. Главный недостаток клавесина заключался в том, что сила звука у него всегда оставалась одинаковой и не зависела от силы удара по клавише.

Поворотным моментом в истории европейской культуры стало изобретение в начале XVIII в. фортепиано. Оно полностью изменило характер музыкальной культуры западной цивилизации.

На рубеже XVII–XVIII вв. появилась потребность в новом клавишном инструменте, не уступавшему по выразительности скрипке.

В 1709 г. итальянец Б. Кристофори, смотритель музыкального музея семейства Медичи, изобрел первое фортепиано. Он назвал его «gravicembalo col piano е forte», что означает «клавишный инструмент, играющий нежно и громко». Затем название сократилось до «фортепиано». На первый взгляд он мало чем отличался от клавесина. Но в этом инструменте было одно новшество. Кристофори так изменил механику, что от силы удара по клавише зависела и сила звука. Фортепиано Кристофори состояло из клавиши, войлочного молоточка и специального возвращателя. У него не было ни демпферов, ни педалей. Удар по клавише заставлял молоток ударять по струне, вызывая ее вибрацию, совсем не похожую на вибрацию струн у клавесина или клавикорда. Возвращатель позволял молоточку идти назад, а не оставаться прижатым к струне, что заглушало бы вибрацию струны. Позднее был изобретена двойная репетиция, позволившая молоточку опускаться наполовину, что очень помогало в исполнении трелей и быстро повторяющихся нот. Рама у фортепиано Кристофори была деревянной.

Самое замечательное в фортепиано – это способность резонировать и динамический диапазон. Деревянный корпус и стальная рама, изобретенная в XIX в., позволяют инструменту достигать почти колокольного звучания на форте.

Другое отличие фортепиано от его предшественников – это способность звучать не только тихо и громко, но и менять силу звука внезапно или постепенно.

Славу одного из самых совершенных музыкальных инструментов рояль завоевал далеко не сразу. Его соперником долго оставался клавесин, давно получивший признание. Композиторы создали множество прекрасных сочинений для клавесина. К его изящному звучанию уже был приучен и слух музыкантов, и слух публики. А удары молоточка по струнам фортепиано казались непривычными и грубоватыми.

Для того чтобы перестроить слух музыкантов и любителей музыки с клавесинного звучания на фортепианное, понадобилось около ста лет.

В XIX в. сложились два основных вида фортепиано: горизонтальный – рояль с корпусом в виде крыла и вертикальный – пианино. Рояль стал концертным инструментом и применяется там, где нужна полная громкость. Пианино ставят там, где большой рояль не поместится и можно обойтись меньшей силой звука.

Третий вид музыкальных инструментов – духовые – ведут свое происхождение от раковин, рога, тростника. Звук возникает в них благодаря колебанию воздуха в полой трубке. Первыми духовыми инструментами были зурна, дудка, свирель, рожок, флейта.

Современные духовые инструменты делятся на деревянные и медные. Они могут быть прямыми и сравнительно короткими, другие – длинные и «свернутые» для удобства. И форма инструмента, и материал, из которого он сделан, определяют его тембр. В отличие от клавишных и струнных, духовые инструменты одноголосны.

К деревянным духовым инструментам относятся флейта, гобой, кларнет, фагот. Они делятся на флейтовые (все виды флейт) и язычковые.

Флейта возникла из тростниковой дудки с отверстиями. Сначала она была продольной, и ее держали вертикально. Позже появилась поперечная флейта, которую держат горизонтально. Этот вид флейты, усовершенствованный немцем Т. Бемом, постепенно вытеснил продольную. Диапазон флейты: от «до» первой до «до» четвертой октавы. Нижний регистр глуховатый и мягкий, средний и часть верхнего имеют нежный и певучий тембр, самые высокие звуки – пронзительные и свистящие.

Предшественниками медных духовых инструментов были сигнальные трубы, применявшиеся в бою, на охоте, во время торжественных церемоний. Валторна, труба, туба, тромбон, корнет издают резкие, сильные звуки. Наиболее низкий звук имеет туба. Появление в начале XIX в. вентильной механики расширило возможности медных духовых инструментов, позволило воспроизводить на них любую музыку.

Новую разновидность деревянных духовых инструментов создал в 1842 г. бельгиец А. Сакс. Этот инструмент он назвал саксофоном. Саксофон, названный так по имени изобретателя, представляет собой духовой инструмент, снабженный девятнадцатью клапанами. На нем играют не как на других медных мундштучных инструментах, а с помощью мундштука, подобного мундштуку бас-кларнета. Саксофон делается из серебра или особого сплава, но относится к деревянным инструментам.

Самым большим музыкальным инструментом является орган. Это духовой инструмент, на котором играют при помощи клавишей. Он обязан своим происхождением флейте Пана – нескольким тростниковым дудочкам разной длины, связанным вместе. Позже воздух стали нагнетать при помощи мехов. Затем для этого стали применять водяной пресс. Трубы стали делать сначала из дерева, а затем из металла. Над клавиатурой органа находятся регистровые ручки. Каждой клавише соответствуют несколько десятков или сотен труб, издающих звук одной высоты, но разного тембра. Переключая регистровые ручки, можно изменять звук органа, делая его похожим на звуки различных инструментов.

Органы долгое время устанавливали в католических соборах. Лучшие органисты, например И.-С. Бах, служили в церкви. Позднее органы стали размещать в специальных органных залах.

В XX в. появились электронные музыкальные инструменты. Первый из них – терменвокс – был изобретен в 1920 г. советским инженером Л. Терменом. В нем звук создавался при помощи электронного генератора звуковых частот, усиленных усилителем и преобразованных громкоговорителем. Высота и сила звука изменялись при помощи вертикального металлического стержня, скрепленного с металлической дугой. Исполнитель управлял инструментом, изменяя положение ладоней: одной – вблизи стержня менялась высота звука, другой – вблизи дуги – громкость. Тембр звука определялся режимом работы генератора.

Электрические инструменты делятся на собственно электроинструменты и адаптированные, т. е. обычные инструменты, снабженные усилителем звука (например электрогитара).

Наркоз

Слово «наркоз» произошло от греческого слова, означающего «оцепенение», «онемение».

Наркоз необходим для блокирования болевых сигналов, идущих от пораженных органов в мозг. Слишком мощный сигнал может насколько перевозбудить один участок мозга, что разладится работа остальных. В результате может произойти остановка сердца или дыхания.

Наркоз ведет свою историю от обезболивания, применявшегося при хирургических операциях в Ассирии, Египте, Индии, Китае и других странах Древнего мира. Первые обезболивающие вещества изготавливались из растений и применялись в виде настоев, отваров и «сонных губок», пропитанных соком белены, конопли, опия, цикуты. Губку смачивали в настойке или поджигали, в результате чего образовывались пары, усыплявшие больных. Кроме того, обезболивание вызывали, сдавливая сосуды шеи и конечностей, выпуская большое количество крови, давая пациенту вино или спирт, применяя холод.

В XII в. в Болонском университете было собрано около 150 рецептов обезболивающих средств. Примерно в 1200 г. Р. Луллий открыл эфир, обезболивающие средства которого описал в 1540 г. Парацельс.

Несмотря на эти исследования, при проведении операций, для того чтобы вызвать потерю сознания, зачастую применяли деревянный молоток-киянку, которым пациента били по голове.

В начале XIX в. английский ученый Г. Деви случайно вдохнул большую дозу закиси азота N₂O. При этом он ощутил чрезвычайное возбуждение и опьянение, затанцевал, словно сумасшедший. Узнав о свойствах «веселящего газа», в лабораторию Деви стали приходить респектабельные леди и джентльмены, чтобы подышать удивительным веществом. Веселящий газ действовал по-разному: одни прыгали по столам и стульям, другие говорили без умолку, третьи лезли в драку.

В 1844 г. американский зубной врач X. Уэллс использовал наркотическое действие закиси азота для обезболивания. Сначала он попросил своих ассистентов вырвать у него зуб, используя в качестве наркоза этот газ. При этом он совсем не ощутил боли. В дальнейшем он испробовал этот наркоз на своих пациентах, но публичная демонстрация удаления зуба закончилась провалом: пациент громко закричал то ли от боли, то ли при виде медицинских инструментов. Неудача и насмешки довели стоматолога-новатора до самоубийства.

16 октября 1846 г. Н. И. Пироговым впервые была произведена полостная хирургическая операция под полным эфирным наркозом. В ходе ее было осуществлено полное обезболивание, расслаблены мышцы, исчезли рефлексы. Больной был погружен в глубокий сон, потеряв чувствительность.

14 февраля 1847 г. Н. И. Пирогов сделал первую операцию под эфирным наркозом во 2-м военно-сухопутном госпитале.

Испытав эфиризацию (эфирный наркоз) на здоровых людях, повторно на самом себе, и располагая материалом после 50 операций под эфирным наркозом (используя его в госпитальной и частной практике), Пирогов решил применить эфирный наркоз непосредственно при оказании хирургической помощи на поле сражения.

В этом же году Пирогов осуществил интрахеальный наркоз – введение обезболивающего непосредственно в дыхательное горло.

8 июля 1847 г. Пирогов уезжает на Кавказ, где шла война с горцами, с целью проверить действие эфирного наркоза как обезболивающего средства в больших масштабах. По пути в Пятигорске и Темир-Хан-Шуре Пирогов знакомил врачей со способами эфиризации и провел ряд операций под наркозом. В Оглах, где не было отдельного помещения для операций, Пирогов стал специально оперировать в присутствии других раненых, чтобы убедить их в болеутоляющем действии эфирных паров. Благодаря наглядному примеру другие раненые также безбоязненно подвергались наркозу. Прибыв в Самуртский отряд, Пирогов в примитивном «лазарете» провел около 100 операций. Таким образом, Пирогов первым в мире применил эфирный наркоз на поле сражения. За год Пирогов сделал около 300 операций под эфирным наркозом (всего в России с февраля 1847 г. по февраль 1848 г. их было произведено 690).

4 ноября 1847 г. шотландский врач Дж. Симпсон провел первую операцию под хлороформным усыплением. Первые операции под хлороформным наркозом в России осуществили: 8 декабря 1847 г. Лоссиевский в Варшаве, 9 декабря 1847 г. Поль в Москве, 27 декабря 1847 г. в Санкт-Петербурге в клинике Пирогова.

Пирогов энергично внедрил наркоз в клиническую практику. Он непрерывно работал над усовершенствованием методики и техники наркотизации. Пирогов предложил ректальный способ наркоза (введение эфира в прямую кишку). Для этого великий хирург сконструировал специальный аппарат и улучшил конструкцию существовавших ингаляционных аппаратов.

Изучая эфирный наркоз, Пирогов также вводил эфир в сонную и бедренную артерии, во внутреннюю яремную вену, бедренную и воротную вены. На основании экспериментальных данных Пирогов пришел к выводу, что при впрыскивании жидкого эфира в вену наступает мгновенная смерть.

Метод внутривенного наркоза чистым эфиром не получил распространения. Однако идея Пирогова о возможности введения наркотического средства непосредственно в кровь была претворена в жизнь русскими учеными Н. П. Кравковым и С. П. Федоровым, которые в начале XX в. предложили вводить непосредственно в вену снотворное гедонал.

Вместе с общим наркозом развивалось местное обезболивание. Для этого использовали втирание различных веществ, сдавливание нервных стволов и т. п.

В 1859 г. был открыт кокаин – алкалоид листьев кокаинового куста. Исследования показали, что он обладает обезболивающими свойствами. В 1884 г. русский врач В. К. Анреп предложил использовать кокаин в качестве анестезирующего средства, а в 1884 г. австриец Келлер применил кокаиновое обезболивание при операциях на глазах. Но к сожалению, при длительном приеме кокаин вызывал болезненное привыкание.

Новый этап в местном обезболивании начался с появлением новокаина, созданного на основе кокаина, но не вызывающего привыкания. С введением в практику растворов новокаина стали развиваться различные способы местного обезболивания: инфильтрационная, проводниковая и спинно-мозговая анестезия.

В первой половине XX в. анестезия, наука об обезболивании, стала самостоятельным разделом медицины. Она занимается подготовкой больного к операции, проведением наркоза и наблюдением во время операций и в послеоперационный период.

При проведении наркоза осуществляется контроль за состоянием больного при помощи электроэнцефалографии и наблюдения за пульсом и артериальным давлением. Важным этапом является выход из наркоза, поскольку рефлексы у больных восстанавливаются постепенно и возможны осложнения.

Применение наркоза позволило осуществлять операции на сердце, легких, головном и спинном мозге, ранее невозможные из-за мощного болевого шока. Поэтому врач-анестезиолог не менее важен, чем хирург.