5 фактов о звуке

Мы слышим раньше, чем рождаемся, и продолжаем слышать даже во сне — но почти ничего не знаем о том, как именно это происходит. Пять материалов о звуке: как устроено ухо, как крик передает эмоцию через виды, почему разные культуры слышат музыку по-разному, зачем нужна наука о звуке и чем опасна городская тишина, которой на самом деле нет. 1. Слух начинается там, где рыбы когда-то чувствовали колебания воды У человека со звуком связаны сразу две сенсорные системы — слуховая и вестибулярная, и такое родство объясняет, почему внутреннее ухо устроено так сложно и так изящно. Обе системы выросли из органа боковой линии рыб, тех самых подкожных каналов, которые тянутся вдоль тела и улавливают колебания воды, поэтому в основе нашего слуха лежит, по сути, древний механочувствительный аппарат, приспособленный сначала к водной среде, а затем перестроенный под воздух. Главный инструмент этого аппарата — волосковый рецептор, клетка с одним крупным выростом и несколькими меньшими, способная превращать малейший изгиб волосков в электрический сигнал, поскольку на их вершинах расположены механочувствительные ионные каналы, открывающиеся при деформации и пропускающие внутрь положительно заряженные ионы. Чем сильнее изгиб, тем активнее рецептор и тем чаще идут импульсы по вестибуло-слуховому нерву, и в этой предельно простой схеме кроется основа всего, что мы слышим. При выходе позвоночных на сушу эволюции пришлось дорабатывать конструкцию, потому что воздух, в отличие от воды, переносит колебания куда слабее, и ей понадобилась система, способная собирать акустическую энергию с большой площади и направлять ее в крохотную точку. Среднее ухо — барабанная перепонка и три слуховые косточки, одна из которых, стремечко, перестроилась из рыбьих жаберных структур, — работает по принципу канцелярской кнопки, передавая давление с обширной поверхности на овальное окно улитки и усиливая его примерно в двадцать раз. Сама улитка оказывается устройством тонкой частотной разверткой: ее широкая часть откликается на высокие частоты, узкая — на низкие, и в объяснении этого феномена сошлись две теории, долгое время считавшиеся конкурирующими, — резонансная гипотеза Гельмгольца и теория бегущей волны Бекеши, которые сегодня рассматриваются как взаимодополняющие. Диапазон слуха младенца тянется примерно от 20 до 20 000 герц, с возрастом сужается до 30–10 000, но этого хватает, поскольку система изначально настроена на речевой диапазон и именно в нем работает наиболее точно. Вячеслав Дубынин о внутреннем ухе и волосковых рецепторах. 2. Звук как древнейшее средство передать эмоцию Прежде чем превратиться в речь, звук был способом выразить эмоциональное состояние, поэтому между криком обезьяны и восклицанием человека оказывается меньше дистанции, чем принято думать. Развивая так называемый антропоморфный подход, исследователи попытались описать акустические сигналы не как набор технических параметров, а через четырехмерную сферическую модель эмоций, в которой каждая ось соответствует базовому переживанию — оценке, удивлению, притяжению и страху-агрессии. Ключевая идея состояла в том, что эмоцию несет не сам спектр звука, а его изменение — относительное кросс-частотное амплитудно-вариабельное кодирование, позволяющее сопоставить компьютерный анализ сигнала с тем, как этот же звук воспринимает слушатель. Совпадение осей, полученных объективным анализом, с теми, что выделял человек при субъективной оценке, оказалось достаточно устойчивым, чтобы говорить о некоей общей «грамматике» эмоциональной акустики. Когда тот же метод применили к крикам макак-резусов, гиббонов, шимпанзе и лемуров, обнаружилось, что те же четыре параметра работают и там, причем у лемуров — вида, эволюционно далекого от человека, — система сигналов оказалась удивительно похожей на нашу. Привлечение к эксперименту домашней кошки лишь усилило этот вывод, показав, что речь идет не о глубоком, эволюционно укорененном способе кодировать состояние в голосе. Отсюда следует и более серьезное наблюдение: человек, слушая чужой вид, опирается на ту же внутреннюю модель, с которой работает при оценке человеческой речи, а значит, эмоция передается не словами и не культурой, а самим рисунком изменений спектра, и в этом смысле современная акустика эмоций наследует гипотезе Дарвина об общих средствах выражения у человека и высших животных, только переносит ее с мимики на звук. Александр Вартанов об эмоциональных звуковых сигналах человека и животных. 3. Музыка как культурная настройка слуха Если крик — это способ напрямую передать состояние, то музыка устроена сложнее: она опирается на многослойные договоренности о том, какие частоты считать «своими» и в какой иерархии их располагать. Концертная сцена, на которой оркестр настраивается по единой ноте ля в 440 герц, — уже результат исторического выбора, поэтому одна и та же музыка в разных культурах звучит то органично, то экзотично. Центральное понятие здесь — музыкальный строй, система, разделяющая октаву на некоторое число частей. В западной тональной традиции этих частей двенадцать, в балийской музыке гамелана — пять или семь, и человек, выросший в одной системе, воспринимает ее как само собой разумеющуюся, тогда как чужой строй может показаться нелогичным. К строю добавляется тональность — иерархия тонов вокруг центрального, благодаря которой слушатель способен предсказывать развитие мелодии, и отказ от такой иерархии в атональной музыке XX века делает ее психологически более требовательной. При этом восприятие музыки разворачивается на нескольких временных масштабах: за сотни миллисекунд мы различаем инструменты по времени атаки и по распределению обертонов, за несколько секунд схватываем контур мелодии — не абсолютные частоты, а относительные движения вверх и вниз, — а на протяжении многих минут удерживаем крупную структуру произведения. Именно поэтому изучение музыки объединяет поведенческие эксперименты, нейровизуализацию, межкультурные и межвидовые исследования, а также наблюдения за детьми, у которых устойчивое чувство тональности формируется между четырьмя и семью годами. Показательны работы с людьми, страдающими врожденной амузией: они не узнают даже самую привычную мелодию и жалуются на трудности с восприятием, однако при этом их мозг, судя по данным ЭЭГ, все равно отслеживает структуру строя и отличает более и менее ожидаемые ноты. Получается, что слух способен обрабатывать музыку на уровне, о котором сознание сообщить не может, и в этом разрыве между осознанным и имплицитным знанием раскрывается глубина вопроса о том, как человек вообще слышит музыку. Диана Омиджи о восприятии музыки и музыкальном строе. 4. Звук как отдельный предмет исследования и как среда, в которой мы живем Слух давно вышел за пределы физиологии и музыковедения, превратившись в самостоятельный предмет гуманитарной мысли, и в международной традиции для этого сложилось отдельное направление — sound studies, выделившееся в 1990-е и 2000-е годы на фоне глобализации и стремления рассматривать объект вне жестких дисциплинарных рамок. В отличие от физика, изучающего параметры волны, этнографа, которому звук нужен как путь к культуре, или эколога, имеющего дело с шумом как загрязнением, здесь звук становится не средством, а собственно целью исследования. Центральным для направления оказывается онтологический вопрос: что такое звук — волна, смысл или нечто, производимое объектом, и каждый из этих ответов уводит по своей траектории, будь то акустика, семиотика или классификация источников звука. В sound studies является важным и различие культурных слуховых привычек: то, что в одной традиции воспринимается как шум, в другой может быть приятным или даже сакральным, а это, в свою очередь, расшатывает представление об одинаковом для всех, «нейтральном» звуке. На этом фоне становится заметным и парадокс ускорения, характерный для нынешней медиасреды. Прослушивание подкастов и лекций на скорости x1,5 и x2, задуманное как способ сэкономить время, на практике истощает нервную систему, вгоняет в тревогу и оборачивается усталостью, потому что восприятие звука разворачивается во времени и не сводится к сканированию по диагонали, как это возможно с текстом. Из этого вырастает обратная волна — возвращение интереса к медленным слуховым практикам, аудиомедитациям и живому присутствию. Особенно наглядно этот подход работает применительно к городу, где sound studies позволяют увидеть не только превышение шумовых нормативов, но и тонкое измерение качества жизни, складывающееся из привычек, биографической памяти и культурного бэкграунда слушателя. Вместо того чтобы подходить к каждой территории с одинаковой социологической или градостроительной оптикой, междисциплинарное исследование пробует услышать место заново и учесть, что одни и те же децибелы по-разному переживаются пожилыми, детьми и людьми трудоспособного возраста. Ксения Майорова о sound studies и о том, как звук формирует реальность. 5. Почему привыкание к шуму имеет неочевидную цену Житель большого города часто гордится тем, что перестал замечать гул машин, стройку за окном или постоянный шум кондиционера, трактуя это как признак устойчивости, тогда как за подобным привыканием скрываются два совсем не безобидных процесса — физиологический износ слухового аппарата и психологическая габитуация нервной системы. Оба они работают не в пользу человека, и оба остаются незаметными до тех пор, пока не проявляются в виде ухудшения слуха или хронического фонового напряжения. На уровне физиологии длительное воздействие шума — на рабочем месте, рядом с автотрассой или крупным транспортным узлом — коррелирует со снижением чувствительности слуха, прежде всего в области высоких частот, так что постепенно человеку нужен все более громкий сигнал, чтобы его заметить. Это своеобразное «тихое оглушение», при котором мы перестаем страдать от шума отчасти потому, что физически становимся к нему менее чувствительны. Эта утрата редко заметна, поскольку разворачивается исподволь, годами. Параллельно работает психологический механизм: мозг, стремясь экономить ресурсы, маркирует постоянный стимул, не несущий прямой угрозы, как несущественный и перенаправляет внимание на то, что меняется; так мы перестаем ощущать одежду, собственный парфюм и гул улицы. Тревожный оттенок этого механизма в том, что по тем же рельсам может идти привыкание и к психологическому дискомфорту, и к агрессивному воздействию, превращающемуся со временем в новую норму. Опасность подобной адаптации в том, что субъективное ощущение не отменяет объективной нагрузки на организм: стрессовая реакция продолжает работать в фоновом режиме, нарушая сон и повышая уровень кортизола, а значит, разумнее полагаться не на субъективные ощущения, а на объективные инструменты — замеры шума, шумопоглощающие материалы, наушники с активным шумоподавлением. Способность игнорировать дискомфорт исходно была эволюционным преимуществом, но в условиях современного города она все чаще оборачивается против своего носителя. Ксения Майорова о том, почему мы привыкаем к шуму и чем это опасно.