«Без громкоговорителя нам не удалось бы покорить Германию», – написал в 1938 году Гитлер в инструкции для немецкого радио. Говоря о шуме, мы представляем себе громкоговорители, радиоприемники, рокочущие, как пушки на фронте, громыхающие поезда подземки. Что такое шум? Просто неупорядоченные до боли громкие звуки? С инженерной точки зрения, шум – это звук, объединяющий в себе все частоты; для акустики это то же самое, что белый цвет для оптики. Но раздражающие нас шумы звучат так громко или резко, что имеют потенциальную возможность повредить уху. Громкие шумы подавляют психику, а то и действительно вредят здоровью – поэтому мы стараемся избегать их. Бывают и безвредные, но все же неприятные звуки, которые мы тоже относим к шумам. Например, музыкальный диссонанс. Когда в 1899 году Арнольд Шёнберг впервые представил публике свою новаторскую «Просветленную ночь», критика сочла произведение скорее организованным шумом, нежели музыкой. «Шумно!» – кричит один пассажир другому через узкий проход между креслами в местном самолетике вроде Metroliner или Beech 1900, перекрывая жужжание пропеллеров – то звонкое, как у работающей вхолостую бормашины дантиста, то глухое, словно сверло вошло в зуб. Если поскрести ногтем по классной доске, идет мороз по коже. От этого звука страдает столько народу по всему миру, что это не может быть условным рефлексом: у этой реакции должны быть более глубокие биологические основы. Неврологи предполагают, что это атавизм давнего этапа эволюции, когда испуганный визг мгновенно заставлял собраться и встретить угрозу. А может быть, звук слишком похож на очень-очень близкий скрежет когтей хищника по гладкому камню.
Пределы слуха, могущество звука
Когда мы молоды, наши уши прекрасно улавливают частоты от 16 до 20 000 Гц (колебаний в секунду) – почти десять октав, – а это широчайший диапазон звуков. Частота ноты до третьей октавы – всего 261,6 Гц, а основные частоты человеческого голоса варьируют от 100 Гц для мужчин до 150 Гц для женщин. По мере старения человека барабанная перепонка грубеет, высокочастотные колебания не так легко проходят к косточкам среднего уха, и доступный диапазон начинает сокращаться с обоих концов, но больше – со стороны высоких звуков, что можно заметить, слушая любимую с юности музыку. Низкие частоты люди вообще воспринимают неважно, и это благо: в противном случае внутренние звуки тела оглушали бы нас точно так же, как рев водопада. Но, хотя диапазон человеческого слуха ограничен, мы неплохо научились помогать нашим органам чувств. Через стетоскоп врач лучше слышит сердце пациента. Мы цепляем микрофоны в самых неожиданных местах: под лодками – чтобы записывать песни китов и внутри тела – чтобы зафиксировать звук движения крови. Радиотелескоп позволяет «слышать» сквозь пространство и время. Феноменальное умение летучих мышей и дельфинов-афалин использовать звуки полностью недоступно людям, но мы освоили даже его. Врачи применяют эхолокацию ультразвуком частотой свыше 20 000 Гц для диагностики опухолей. Первое изображение своего ребенка современная беременная женщина видит с помощью аппарата УЗИ. Инженеры проверяют ультразвуком качество летательных аппаратов, ювелиры – чистят драгоценные камни. В спортивной медицине ультразвуком лечат растяжения. И конечно же ВМФ использует эхолокацию на подводных лодках; там приборы называют гидролокаторами. Можно купить для собаки или кошки противоблошиный ошейник, который испускает высокочастотные звуковые волны, пугающие блох и клещей и заставляющие их покинуть вашего питомца, а тот (как, вероятно, казалось конструкторам) должен слышать это звуковое излучение не лучше хозяев. Мы говорим: «Я внимательно слушаю», – и, склонив голову, прикладываем к уху согнутую ладонь, чтобы лучше слышать; когда же слух начинает слабеть, мы используем маленькие электрические динамики – слуховые аппараты. Первоначально они были величиной с абажур для лампы и добавляли только двадцать децибел, теперь же они почти незаметны, но несравненно мощнее. Однако, усиливая звуки мира, они не могут выделить значимое – то, что нужно разобрать на фоне окружающего шума.
В отделении интенсивной кардиотерапии – джунгли проводов и мониторов, среди которых, как глаза хищников, мигают лампочки, а биение сердца выражается негромкими монотонными сигналами. Когда чье-то сердце сбоит, бдительные дежурные слышат изменение звука и спешат на помощь. Но ученые Мичиганского университета предложили более чувствительные и сложные мониторы, издающие не просто гудки, а нотные последовательности. Изменение мелодии подскажет врачу, что именно происходит с сердцем пациента. Мы привыкли отождествлять сердце со звуком, и это предложение не кажется надуманным. А вот другая идея исследователей по поводу применения звука – сообщать об отклонениях в химическом составе мочи – может показаться нелепой и наверняка породит массу анекдотов о талантах музыкального мочеиспускания.
Мы считаем звук чем-то эфемерным, легче воздуха, нематериальным и, уж конечно, не думаем, что он обладает силой. Но сотрудники Intersonics Inc. из Нортбрука, Иллинойс, с помощью звука поднимают предметы, осуществляя, как они говорят, «акустическую левитацию». До сих пор для левитации использовали в основном аэродинамику и электромагнетизм. Но поднимать тяжести может и ультразвук. Четыре акустических преобразователя, испускающие ультразвук, устанавливают так, чтобы четыре узких луча сходились в центральной точке. При пересечении лучей образуется невидимая рябь, способная поддерживать мелкие предметы. Звук при этом сильнее, чем от реактивной авиатурбины, но взрослые его не слышат. Висящий предмет не ощущает воздействия акустических сил, но, если он приблизится к границе зоны стоячих волн, его отбросит на место. О наличии границ поднятые предметы узнают, лишь если пытаются покинуть их, и потому дрейфуют в отведенных пределах, словно ковры-самолеты. Но для промышленности это не просто эффектный трюк, а возможность удерживать предмет на месте, без прикосновений и загрязнения. Ультразвуковые лучи настолько мощны, что могут нагревать небольшие участки до солнечных температур или дробить молекулы и собирать заново по-другому, укладывая их слоями наподобие блинов. Ученые рассчитывают создавать с помощью ультразвука новые сорта стекла, в том числе совершенно однородные капсулы для хранения водородного топлива реакторов ядерного синтеза, идеально прозрачные линзы, сверхпроводники и составляющие для новейших электронных устройств. Среди возможных применений этого метода есть и космические технологии. «Ультразвуковые левитационные печи» уже побывали на борту шаттлов в 1983 и 1985 годах. Таким способом также можно значительно упростить изготовление сплавов из различных тугоплавких материалов.
Глухота
Однажды Джон Кейдж, выйдя из звуконепроницаемой комнаты, заявил, что такого состояния, как тишина, не существует. Даже не слыша окружающего мира, мы все равно улавливаем похрустывание, поскрипывание, пульсацию своих тел, случайные жужжание, звяканье и писк. Глухие часто рассказывают о звуках, которые им удается слышать. Многие из тех, кто официально признан глухим, могут слышать грохот стрельбы и отбойных молотков, рев низколетящих самолетов и мотоциклов и другие громкие звуки. Глухота не защищает их от неприятных ощущений в ушах, поскольку людям уши нужны не только для того, чтобы слышать. Любому, кто перенес воспаление внутреннего уха, известно, что среди главных задач этого органа – поддержание равновесия; это биологический гироскоп. Находящиеся во внутреннем ухе полукружные каналы (три трубочки, наполненные жидкостью) сообщают мозгу о том, что голова приходит в движение, и о том, куда она движется. Если налить стакан водой до половины и раскачать круговыми движениями, образуется водоворот, который сохранится некоторое время и после того, как движение стакана прекратится. Так и мы, сойдя с карусели, ощущаем головокружение. Не все животные имеют слух, но всем необходимо знать, где верх, а где низ. Мы привыкли думать о глухих как о людях, как будто бы лишенных ушей, но заболевания уха действуют на них так же, как и на слышащих.
