На музыке. Наука о человеческой одержимости звуком

Вопросы о базовых и присущих всем людям способностях подразумевают и вопросы об эволюции. Животные развивали определенную физическую форму, реагируя на среду обитания, а те характеристики, которые давали преимущество для размножения, передавались следующему поколению на генетическом уровне.

Тонкость теории Дарвина заключается в том, что живые организмы, будь то растения, вирусы, насекомые или животные, эволюционировали вместе со своим окружением. Иначе говоря, они менялись в ответ на изменения мира, а тот, в свою очередь, меняется, реагируя на эволюцию организмов. Если у какого-то вида развивается защитный механизм, который не подпускает к нему определенного хищника, то этот хищник вынужден либо создать средство для преодоления защиты, либо найти другой источник пищи. Естественный отбор – это гонка вооружений в области морфологии живых существ, изменения, которые позволяют не отстать от соперника.

Относительно новая область науки – эволюционная психология – расширяет понятие эволюции, включив в нее, помимо физической, еще и ментальную сферу. Мой наставник в Стэнфордском университете, когнитивный психолог Роджер Шепард, отмечает, что не только наше тело, но и наш разум является продуктом миллионов лет эволюции. Наши модели мышления, наша предрасположенность решать задачи определенным образом, наше сенсорное восприятие, например способность видеть цвет (и различать цвета), – все это результат эволюции. Шепард развивает мысль еще дальше: человеческий разум эволюционировал вместе с физическим миром, подстраиваясь под постоянно меняющиеся условия. Трое учеников Шепарда – Леда Космидес и Джон Туби из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, а также Джеффри Миллер из Университета Нью-Мексико – стали ведущими исследователями в этой области. Они полагают, что можно многое узнать о человеческом поведении, изучая эволюцию разума. Какую функцию выполняла музыка в процессе развития человечества? Конечно, музыка, которую играли 50 000 или 100 000 лет назад, сильно отличается от произведений Бетховена, Эминема или Van Halen. По мере развития человеческого мозга изменялась и музыка – та, которую он был способен исполнять, и та, которую он хотел слышать. Может, в нашем мозгу сформировались определенные области или связи, предназначенные исключительно для ее создания и прослушивания?

Вопреки старому упрощенному представлению о том, что за музыку и прочее искусство отвечает правое полушарие мозга, тогда как языком и математикой занимается левое, недавние открытия, мои и моих коллег, показывают, что музыка задействует весь мозг. В ходе исследований людей с повреждениями мозга мы наблюдали пациентов, которые утратили способность читать газеты, но по-прежнему могут читать ноты, а также тех, кто играет на фортепиано, но при этом не в силах застегнуть на себе кардиган. Прослушивание, исполнение и сочинение музыки задействуют все идентифицированные наукой области мозга, а также почти все нейрональные подсистемы. Может ли этот факт служить подтверждением мнения о том, что прослушивание музыки всесторонне развивает наш мозг, а прослушивание Моцарта по 20 минут в день делает нас умнее?

Свойство музыки пробуждать у нас эмоции используют маркетологи, кинематографисты, военачальники и матери. Рекламщики с ее помощью делают те или иные кроссовки, газировку, пиво или машину более привлекательными, чем у конкурентов. Режиссеры – сообщают зрителю, какие эмоции он должен испытывать при просмотре сцены, которая иначе могла бы показаться двусмысленной, или усиливают его чувства в особенно драматические моменты. Представьте себе типичный эпизод погони в боевике или сцену, где одинокая женщина поднимается по лестнице в старинном темном особняке: музыка используется для манипулирования нашими эмоциями, а мы, как правило, поддаемся этому и даже порой наслаждаемся тем, что она заставляет нас испытывать разные чувства. Матери во все времена успокаивали детей тихим пением, помогая заснуть или отвлекая от того, из-за чего они плачут.

Часто люди, любящие музыку, утверждают, что ничего о ней не знают. Я обнаружил, что многие из моих коллег, изучающих сложные серьезные темы вроде нейрохимии или психофармакологии, ощущают себя недостаточно подготовленными для исследований в области нейробиологии музыки. И кто может их в этом винить? Музыкальная теория содержит массу сложных терминов и правил, столь же неясных, как самые запутанные разделы математики. Для немузыканта чернильные кружочки на бумаге, которые мы называем нотами, значат не больше, чем условные знаки математической теории множеств. Разговоры о тональностях, каденциях, модуляциях и транспонировании кому-то кажутся совершенно непостижимыми.

И все же любой из моих коллег, которого пугает музыкальный жаргон, легко может рассказать мне, что он сам любит слушать. Мой друг Норман Уайт – мировой авторитет в исследованиях гиппокампа у крыс, а также их способности запоминать места, где они уже были. Он большой поклонник джаза и со знанием дела рассказывает о своих любимых исполнителях. Еще он способен мгновенно отличить игру Дюка Эллингтона от игры Каунта Бейси, а раннее творчество Луи Армстронга от позднего. У Нормана нет никаких познаний в теории музыки – он может сказать, что ему нравится та или иная песня, но не знает, какие в ней аккорды. Однако в том, что ему по душе, он прекрасно разбирается. И, конечно, в этом нет ничего необычного. Многие из нас обладают практическими знаниями о том, что нам нравится, и могут рассказать о своих предпочтениях, не обладая при этом экспертными техническими знаниями. Например, мне нравится шоколадное пирожное в одном ресторане, куда я часто хожу, и не нравится шоколадное пирожное в соседнем кафе. Но проанализировать состав и способ приготовления этого пирожного, то есть разложить свои вкусовые ощущения на составляющие и описать, в каком из них чувствуется какая мука, какой кулинарный жир или сорт шоколада, мог бы только шеф-повар.

Очень жаль, что профессиональные жаргонизмы, которыми то и дело бросаются исполнители, теоретики музыки и ученые-когнитивисты, отпугивают стольких людей. Ведь специализированная лексика есть в любой области (попытайтесь, например, понять каждое слово в общем анализе крови). Но в области музыки специалисты и ученые могли бы сделать свою работу более доступной. Именно этого я и пытался добиться в своей книге. Неестественный разрыв, возникший между исполнением и прослушиванием музыки, к тому же разделяет тех, кто с удовольствием слушает музыку (и кому нравится о ней говорить), и тех, кто исследует, как она устроена.

Студенты часто признаются мне, что любят жизнь и ее загадки, но боятся, что избыток знаний лишит их простых радостей жизни. Студенты Роберта Сапольски, вероятно, признавались ему в том же, да я и сам тревожился о подобных вещах в 1979 году, когда переехал в Бостон учиться в музыкальном колледже Беркли. Что, если я применю в изучении музыки научный подход и лишу ее тайн? Что, если я обрету столько знаний о ней, что она перестанет меня радовать?

Однако я по-прежнему получаю от музыки столько же удовольствия, как тогда, когда отец купил мне те наушники с объемным звуком. И чем больше я узнавал о музыке и науке, тем увлекательнее было ими заниматься и тем больше я ценил людей, которые в них действительно разбираются. За многие годы и музыка, и наука стали для меня увлекательным приключением, каждый раз вызывающим новые ощущения. Они не перестают изумлять и радовать меня. Оказывается, наука и музыка не так уж плохо сочетаются.

Эта книга посвящена объяснению музыки с точки зрения когнитивной нейронауки – области на пересечении психологии и неврологии. Я расскажу о некоторых новейших исследованиях, проведенных мной и другими учеными, о музыке, о ее значении и о том удовольствии, которое она приносит. Все это дает новое понимание глубоких вопросов. Если все мы слышим музыку по-разному, то как объяснить тот факт, что многие произведения трогают сердца стольких слушателей, например «Мессия» Генделя или “Vincent/Starry Starry Night” («Винсент, или Звездная-звездная ночь») Дона Маклина? А если мы, наоборот, слышим музыку одинаково, то как объяснить огромные различия во вкусах: почему для одного Моцарт – то же, что для другого Мадонна?

В последние годы мы многое узнали о нашем разуме благодаря невероятным открытиям нейробиологии и новым подходам в психологии, новейшим технологиям визуализации мозга, веществам, воздействующим на нейротрансмиттеры вроде дофамина и серотонина, а также старому доброму научному поиску. Менее известны выдающиеся достижения в моделировании сетей нейронов, которых мы добились благодаря революционному развитию компьютерных технологий. Мы еще никогда не подходили так близко к пониманию вычислительных систем нашего мозга. Теперь мы знаем, что способность к языку заложена в нашем мозге на нейрональном уровне. Даже само сознание уже не столь безнадежно окутано туманом неизвестности, а скорее представляется чем-то, что возникает из физических систем, за которыми стало возможно наблюдать. Но никто до сих пор не сводил эти исследования вместе, чтобы понять природу самой прекрасной человеческой одержимости. Изучение того, как музыка воздействует на мозг, поможет понять глубочайшие тайны человеческой природы. Вот почему я написал эту книгу. Она адресована широкому кругу читателей, а не только моим коллегам, так что я постарался упростить темы ровно настолько, чтобы не упрощать их чрезмерно. Все исследования, описанные здесь, проверены рецензентами и опубликованы в авторитетных журналах. Полную информацию об этих работах можно найти в примечаниях в конце книги.

Если мы лучше поймем, что такое музыка и откуда она берется, мы придем к более полному пониманию своих мотивов, страхов, желаний, воспоминаний и даже коммуникации в самом широком смысле. Может быть, прослушивание музыки подобно приему пищи, когда мы голодны, и таким образом удовлетворяет некую потребность? Или, скорее, она дает нам то же, что красивый закат или массаж спины, – стимулирует центр удовольствия в мозге? Почему с возрастом люди по большей части не меняют своих музыкальных пристрастий и перестают экспериментировать с новой музыкой?

Эта книга – история о том, как мозг и музыка эволюционировали вместе, о том, что музыка может рассказать нам о мозге, а мозг – о музыке, и о том, что с их помощью мы узнаём о самих себе.

1

Что такое музыка?

От высоты звука к тембру

Что такое музыка? В сознании многих это творения великих мастеров: Бетховена, Дебюсси, Моцарта и т. д. Для других музыка – это Баста Раймс, Доктор Дре и Моби. В понимании одного из моих преподавателей по классу саксофона в музыкальном колледже Беркли – и легионов поклонников традиционного джаза – все, созданное до 1940-го или после 1960-го, не является музыкой вообще. В шестидесятые, годы моего детства, у меня были друзья, которые приходили ко мне домой послушать The Monkees, потому что родители запрещали им все, кроме классической музыки. Встречались и такие, кому разрешалось слушать и петь только религиозные гимны. Родители и тех и других страшились «опасных» ритмов рок-н-ролла. В 1965 году, когда Боб Дилан на Ньюпортском фолк-фестивале осмелился заиграть на электрогитаре, люди стали уходить, а многие из оставшихся освистали его. Католическая церковь запрещала полифоническую музыку (то есть такую, где несколько музыкальных партий звучат одновременно), опасаясь, что из-за нее люди усомнятся в единстве Господа. Еще церковь запретила увеличенную кварту – музыкальный интервал, например, между нотами си и фа-диез, также известный как тритон (в «Вестсайдской истории» Леонарда Бернстайна Тони поет имя Мария с этим интервалом). Увеличенная кварта казалась настолько диссонансной, что была признана творением Люцифера, и церковь назвала ее Diabolus in musica. Высота исполняемых звуков могла привести средневековую церковь в смятение. А Дилана освистали из-за тембра электрогитары. Африканские ритмы, таившиеся в рок-музыке, пугали белых родителей из пригородов – вероятно, они боялись, как бы те не ввергли их невинных детей в состояние транса, влияющее на сознание. Итак, что же такое ритм, высота звука и тембр? Это лишь способы описания технических аспектов песни или у них есть более глубокая нейробиологическая основа? Все ли они необходимы?

Музыка авангардных композиторов, таких как Франсис Домон, Робер Нормандо или Пьер Шеффер, расширяет границы того, что большинство из нас считает музыкой. Выходя за рамки мелодии и гармонии и даже освобождаясь от музыкальных инструментов, эти композиторы используют звуки окружающих нас объектов вроде отбойных молотков, поездов и водопадов. Авангардисты редактируют записи, экспериментируют с высотой нот и в конечном итоге создают звуковые коллажи с той же эмоциональной траекторией – переходами от напряжения к разрешению, что и у традиционной музыки. Такие композиторы подобны художникам, вышедшим за пределы репрезентативного и реалистического искусства: кубистам, дадаистам и многим другим, от Пикассо до Кандинского и Мондриана.

Какие важные принципы объединяют музыку Баха, Depeche Mode и Джона Кейджа? Что на самом базовом уровне отличает песню “What’s It Gonna Be?!” («Что же получится?!») Басты Раймса или Патетическую сонату Бетховена, скажем, от звуков, которые можно услышать, стоя посреди Таймс-сквер или где-нибудь в тропическом лесу? Как выразился композитор Эдгар Варез, «музыка – это организованный звук».

В своей книге я попробую взглянуть с позиции нейропсихологии на то, как музыка влияет на наш мозг, разум, мысли и дух. Но сначала полезно будет изучить, из чего она сделана. Каковы ее составные части? И как организовать их так, чтобы получилась музыка? Основными элементами любого звука являются громкость, высота, мелодический контур, длительность, ритм, темп, тембр, пространственное расположение и реверберация. Наш мозг упорядочивает эти базовые атрибуты восприятия в концепции более высокого уровня (подобно тому как художник располагает линии, чтобы получить определенные формы) – к ним относятся метр, гармония и мелодия. Когда мы слушаем музыку, на самом деле мы воспринимаем множество таких атрибутов, или «измерений».

Прежде чем перейти к процессам, происходящим в мозге, я хотел бы дать определение музыкальным терминам, вкратце рассмотреть основные понятия в теории музыки и проиллюстрировать их примерами (музыканты могут бегло пролистать или вообще пропустить главу). И для начала вот вам краткий конспект с основными терминами.

? Высота звука – это чисто психологический конструкт, связанный как с фактической частотой колебания, так и с относительным положением ноты на нотном стане. Понятие о высоте дает ответ на вопрос: «Что за нота сейчас звучит?» (например: «Это до-диез»). О частоте звука и нотном стане я скажу чуть ниже. Если трубач сыграет на своем инструменте один-единственный звук, то получится определенная нота, или с научной точки зрения определенный тон. Эти два термина – тон и нота – обозначают одну и ту же абстрактную сущность, и мы с вами в основном будем называть тоном и нотой то, что слышим, и только нотой – то, что пишем на нотном стане. В детских песенках “Mary Had a Little Lamb” («У Мэри был маленький ягненок») и “Are You Sleeping?” («Спишь ли ты?») первые семь нот отличаются только высотой, а ритм там одинаковый. Это показывает, что мы определяем мелодию или песню как раз по высоте ее нот – одной из основных составляющих музыкального звука.

? Ритм определяет длительность нот и то, как они соединяются в такты. Например, в песенке “Alphabet Song” («Английский алфавит») и точно так же в песне “Twinkle, Twinkle Little Star” («Сияй, сияй, звездочка») первые шесть нот мелодии одинаковы по длительности, на них приходятся буквы A, B, C, D, E и F, а нота для буквы G тянется в два раза дольше. Затем мы возвращаемся к прежней длительности, пропеваем ноты для букв H, I, J и K, а следующие четыре буквы поются нотами вдвое меньшей длительности, то есть в два раза быстрее: L, M, N, O, – а потом мы снова как бы останавливаемся на букве P (из-за чего многие поколения школьников первые несколько месяцев думают, что в английском алфавите есть буква «элэмэноу»). В песне “Barbara Ann” («Барбара Энн») группы The Beach Boys первые семь нот поются на одной и той же высоте, меняется только ритм. Кстати, следующие семь нот мелодии тоже поются на одной высоте, а к партии Дина Торренса (из дуэта Jan & Dean) присоединяются другие голоса, гармонично исполняющие другие ноты. У The Beatles тоже есть несколько песен, где высота тона остается постоянной, но на нескольких нотах меняется ритм: это первые четыре ноты песни “Come Together” («Соберемся»), шесть нот песни “Hard Day’s Night” («Вечер трудного дня») после фразы «It’s been a…» и первые шесть нот песни “Something” («Что-то»).

? Темп определяет общую скорость произведения. Когда вы притопываете, танцуете или шагаете под музыку, темп – это то, насколько быстро или медленно вы выполняете движения.

? Мелодический контур – это общий ход мелодии вверх и вниз, последовательность повышений и понижений тона (без учета того, насколько именно он повышается или понижается).

? Тембр определяет различие между инструментами, например между трубой и фортепиано, когда на них исполняют одну и ту же ноту. Это своего рода тональный окрас, который отчасти создают обертоны от колебаний инструмента (подробнее о них я расскажу ниже). По тембру могут отличаться и звуки одного и того же инструмента в разных частях его диапазона: скажем, теплый бархатный звук трубы на низких нотах и тонкий пронзительный – на самой высокой.

? Громкость – чисто психологический конструкт, который описывает (причем нелинейно и не до конца понятным образом), как много энергии производит инструмент во время игры, то есть сколько воздуха он колеблет, – специалист по акустике назвал бы это амплитудой тона.

? Реверберация характеризует наше восприятие того, насколько далеко от нас находится источник звука и какова величина комнаты или зала. Непрофессионалы чаще называют это явление эхом или отражением звука. По реверберации отличаются, например, исполнение музыки в большом концертном зале и пение в д?ше. Значение реверберации в передаче эмоций и создании приятного впечатления от музыки, как правило, недооценивают.

Психофизики – ученые, которые исследуют способы взаимодействия мозга с физическим миром, – показали, что все эти свойства звука разделяемы. Любое из них в музыке меняется независимо от других, а значит, восприятие каждого можно изучить отдельно. Я способен изменить в песне высоту тона, не меняя при этом ритма, или исполнить мелодию на другом инструменте – тогда тембр будет другим, а длительность и высота нот останутся прежними. Музыка отличается от случайного или неупорядоченного набора звуков тем, как сочетаются эти фундаментальные свойства и какие отношения формируются между ними. Когда они объединяются и образуют значимые связи друг с другом, рождаются понятия более высокого порядка, такие как метр, тональность и гармония.

? Понятие о метре формируется в нашем мозгу, когда он извлекает из музыки информацию о ритме и громкости звуков, а также о том, какой ритмический рисунок они образуют во времени. Метр вальса объединяет звуки по три, а метр марша – по два или по четыре.

? Тональность описывает иерархию тонов по их значению для каждого музыкального произведения. Эта иерархия существует только в нашем сознании как одна из функций восприятия наряду с понятием о музыкальных стилях и идиомах, а также с ментальными схемами, которые мы развиваем в себе для восприятия музыки.

? Мелодия – это главная тема музыкального произведения, та его часть, которой мы подпеваем, та последовательность тонов, которая наиболее четко воспринимается сознанием. Понятие мелодии различно в разных жанрах. В рок-музыке обычно есть мелодия куплета и мелодия припева, и куплеты отделяются друг от друга сменой стихов, а иногда и инструментовки. В классической музыке мелодия служит композитору отправной точкой для создания вариаций, и на протяжении всего произведения одна и та же мелодия может использоваться в разных формах.

? Гармония определяет отношения разных тонов по высоте, а также контексты, которые эти тона задают, и в конечном итоге рождает у слушателя ожидания относительно того, куда произведение пойдет дальше, чем оно разрешится, – умелый композитор либо оправдывает, либо обманывает эти ожидания в художественных и выразительных целях. Гармония может определять отношение параллельной мелодии к основной (например, когда вокалисты поют на два голоса), а также последовательность аккордов – сочетаний нот, образующих контекст и фон для мелодии.

Все эти понятия мы еще рассмотрим подробнее.

Идея объединения простых элементов для создания искусства и понимание важности отношений между ними существуют и в изобразительном искусстве, и в танце. К основным элементам зрительного восприятия относятся цвет (который сам по себе можно разложить на три измерения: оттенок, насыщенность и светлота), яркость, расположение в пространстве, текстура и форма. Но картина – это нечто большее, чем набор расположенных в разных местах линий или красное пятно с одной стороны и синее – с другой. То, что превращает набор линий и цветов в искусство, – это взаимосвязь между ними, это то, как один цвет или форма перекликается с другим цветом или формой в другой части холста. Мазки краски и линии превращаются в искусство, когда форму и траекторию движения нашего взгляда по холсту задает сочетание элементов восприятия более низкого уровня. Когда они сочетаются гармонично, то порождают перспективу, передний и задний планы, а в конечном счете эмоции и другие атрибуты эстетического восприятия. Точно так же танец – это не просто бушующее море случайных движений тела; их связь друг с другом как раз и есть то, что создает целостность, согласованность и единство, которые мозг обрабатывает на более высоком уровне. И, как и в изобразительном искусстве, в музыке важно не только то, какие ноты звучат, но и то, какие не звучат. Майлз Дэвис привел прекрасное сравнение своей импровизационной техники с работой Пикассо: самым важным аспектом их искусства, по мнению обоих творцов, служат не сами объекты, а пространство между ними. Майлз считал важнейшей частью своих сольных партий пустое пространство между нотами, заполняющий его «воздух». Отличительная черта гения Дэвиса состоит в том, чтобы точно знать, когда именно сыграть следующую ноту, и дать слушателю время насладиться предвкушением. Это особенно заметно в его альбоме Kind of Blue («Что-то вроде грусти»).

Такие слова, как диатоника, каденция или даже тональность и высота звука, создают для немузыкантов лишние барьеры в восприятии. Музыканты и критики словно прячутся за завесой претенциозных технических терминов. Сколько раз вам доводилось читать отзыв о концерте в газете и ловить себя на том, что вы не имеете ни малейшего представления о том, что там написано? «Ее устойчивую апподжиатуру испортила неспособность завершить руладу». Или: «Поверить не могу, что они перешли в до-диез минор! Какая нелепость!» Что нам действительно хочется знать, так это то, была ли музыка исполнена достаточно трогательно и удалось ли солистке вжиться в роль, когда она исполняла партию. Возможно, вам захочется, чтобы рецензент сравнил сегодняшнее исполнение концерта со вчерашним или с тем, как то же произведение играл другой ансамбль. Обычно нас интересует сама музыка, а не технические приемы, которые в ней использовались. Нам бы вряд ли понравилось, если бы ресторанный критик стал рассуждать о том, при какой температуре шеф-повар наливает лимонный сок в голландский соус, или если бы кинокритик говорил об апертуре объектива, использованного оператором. В музыке такое тоже неуместно.

Кроме того, люди, исследующие музыку, даже музыковеды и ученые, расходятся во мнениях относительно того, что подразумевается под некоторыми из этих терминов. Например, словом «тембр» мы обозначаем общее звучание, или тональный окрас, инструмента – неопределенный признак, благодаря которому мы отличаем трубу от кларнета, когда они играют одну и ту же ноту, или свой голос от голоса Брэда Питта, произносящего те же слова. Однако научное сообщество, так и не сумев прийти к согласию в этом вопросе, в итоге приняло необычное решение – сдаться и определить, чем тембр не является. (Официальное определение, данное Американским акустическим обществом, состоит в том, что тембр – характеристика звука, не связанная с его громкостью и высотой. Вот вам и научная точность!)

Что такое высота звука и откуда она берется? Попытки ответить на этот вопрос породили сотни научных статей и экспериментов. Почти каждый из нас, даже не имея музыкального образования, способен определить, когда вокалистка фальшивит. Может, мы и не скажем, завышает она или занижает и на сколько, но с пяти лет у большинства людей развивается умение точно распознавать звуки, которые не попадают в ноту, и различать интонации обвинения и вопроса (в английском языке для вопроса характерно повышение тона, а для обвинения – ровный тон или нисходящая интонация). Это происходит благодаря воздействию на нас музыки и физики звука. То, что мы называем высотой, связано с частотой, или скоростью, колебаний струны, воздушного столба или другого физического источника звука. Если струна колеблется так, что совершает движения туда и обратно 60 раз за одну секунду, то частота ее колебаний равна 60 циклам в секунду – их обычно называют герцами, сокращенно Гц, в честь Генриха Герца, немецкого физика, которому первым удалось осуществить передачу радиоволн. Говорят, он был теоретиком до мозга костей, и, когда его спросили, какое практическое применение могут иметь радиоволны, он якобы пожал плечами и ответил: «Никакого». Если бы вы попытались сымитировать звук пожарной сирены, ваш голос то и дело менял бы высоту звука, или частоту колебаний (благодаря изменению напряжения голосовых связок), от высоких звуков к низким и обратно.

Клавиши в левой части фортепианной клавиатуры задействуют молоточки, ударяющие по более длинным и толстым струнам, которые колеблются относительно медленно. Клавиши в правой части связаны с молоточками, которые бьют по более коротким и тонким струнам – они колеблются с большей частотой. Вибрирующая струна смещает молекулы воздуха, и те начинают колебаться с той же частотой, что и струна. Колеблющиеся молекулы воздуха достигают барабанной перепонки и заставляют ее колебаться с той же частотой. Вся информация, которую получает наш мозг о высоте звука, заключается в частоте колебаний барабанной перепонки. Наше внутреннее ухо и мозг анализируют ее движение и определяют, какие колебания во внешнем мире стали причиной этого. Я упомянул лишь колебания воздуха, но на самом деле колеблются и другие молекулы – мы можем услышать музыку под водой и в иных жидкостях, если их молекулы колеблются. А в вакууме, где нет вещества, нет и звука. (В следующий раз, когда вы будете смотреть Star Trek («Звездный путь»), обратите внимание на рев двигателей в открытом космосе, – это отличный повод написать создателям игры «Трекки Тривиа», основанной на каверзных вопросах о сериале.)

Мы условились называть звуки, которые возникают при нажатии клавиш в левой части клавиатуры, низкими, а звуки в правой части клавиатуры – высокими. То есть низкие звуки – это колебания с меньшей частотой, как, например, лай большой собаки. А звуки, которые мы считаем высокими, – это колебания с большей частотой, как, скажем, тявканье маленькой собачки. Однако сами термины «высокий» и «низкий» культурно относительны: греки описывали высоту звуков наоборот, потому что изготавливали инструменты, в которых звучащие элементы располагались вертикально. Более короткие струны и органные трубы были ниже, поэтому ноты, которые на них исполняются, называли низкими (они и физически находятся ниже), а более длинные струны и трубы тянулись ввысь к Зевсу и Аполлону, потому их ноты называли высокими. «Низкие» и «высокие» звуки, так же как «левая» и «правая» рука, по сути, произвольные термины, которые нужно просто запомнить. Кое-кто утверждает, что «высокие» и «низкие» звуки – это лишь интуитивно данные ярлыки, и отмечают, что звуки, которые мы называем высокими, издают птицы высоко на дереве или в небе, а звуки, которые считаем низкими, – крупные млекопитающие вроде медведей, а еще их можно услышать во время землетрясения. Однако этот аргумент недостаточно убедителен, так как низкие звуки иногда раздаются и сверху (вспомните раскаты грома), а высокие – снизу (вспомните сверчков, белок, шуршание листьев под ногами).

В качестве первого определения высоты звука возьмем то, что главным образом отличает звук при нажатии на одну клавишу фортепиано от звука при нажатии на другую.

Внутри инструмента молоточек бьет по одной или нескольким струнам. Удар по струне смещает ее, немного растягивая, и благодаря упругости она стремится вернуться в исходное положение. Однако при этом она смещается в противоположном направлении дальше исходного положения, а затем возвращается, и так снова и снова – иначе говоря, она колеблется из стороны в сторону. С каждым колебанием она отклоняется на все меньшее расстояние и в конце концов перестает двигаться. Вот почему звук, который мы слышим, когда нажимаем на клавишу фортепиано, становится все тише, пока не затихнет вовсе. Расстояние, которое струна преодолевает при каждом колебании, наш мозг преобразует в громкость, а скорость, или частоту, колебаний – в высоту звука. Чем большее расстояние преодолевает струна, тем громче кажется нам звук. Когда она почти не движется, звук едва различим. На первый взгляд это кажется нелогичным, но пройденное струной расстояние и скорость колебаний не зависят друг от друга. Струна может колебаться очень быстро, а расстояние проходить и большое, и маленькое. Амплитуда ее движения связана с тем, как сильно мы ударяем по струне, – и это соответствует интуитивному пониманию, что более сильный удар производит более громкий звук. Частота колебаний струны зависит в основном от ее размера и натяжения, а не от того, с какой силой по ней ударить.

Похоже, придется сказать, что высота звука – то же, что и частота колебаний молекул воздуха. Это почти правда. Как мы увидим позднее, восприятие физического мира через призму разума редко бывает настолько простым. Однако у большинства музыкальных звуков высота и частота тесно связаны.

Термин «высота звука» относится к имеющейся у организма мысленной репрезентации фундаментального свойства – частоты. То есть высота звука – это чисто психологический феномен, связанный с частотой колебаний молекул воздуха. Говоря «психологический», я имею в виду, что он сформирован исключительно у нас в голове, а не во внешнем мире. Это конечный продукт цепочки когнитивных событий, которые породили полностью субъективное внутреннее представление. Звуковые волны – колебание молекул воздуха с разной частотой – сами по себе высоты не имеют. Их движение можно измерить, но для сопоставления колебаний с тем внутренним качеством, которое мы считаем высотой звука, потребуется мозг человека (или животного).

Подобным образом мы воспринимаем и цвет, и первым это понял Исаак Ньютон. (Ньютон известен тем, что открыл закон всемирного тяготения и одновременно с Лейбницем разработал дифференциальное и интегральное исчисление. Как и Эйнштейн, Ньютон не очень-то хорошо учился, и преподаватели часто жаловались на его невнимательность.) Он первым указал на то, что цвет формируется в мозге, написав: «Световые волны сами по себе не имеют цвета».

Со времен тех открытий мы узнали, что световые волны характеризуются различными частотами колебаний, и когда они попадают на сетчатку глаза наблюдателя, то запускают цепь нейрохимических реакций, конечным продуктом которых является внутреннее изображение, созданное мозгом, – мы называем его цветом. Суть здесь в следующем: то, что мы воспринимаем как цвет, не состоит из этого цвета. Яблоко может казаться красным, но сами его атомы вовсе не красные. А тепловые волны не состоят из крошечных горячих частиц, как отмечает философ Дэниел Деннет.

У пудинга есть определенный вкус только тогда, когда я кладу его в рот и он соприкасается с моим языком. Пока он стоит в холодильнике, у него нет ни вкуса, ни аромата – лишь потенциал. И стены моей кухни перестают быть белыми, когда я ухожу. Конечно, на них по-прежнему есть краска, но сам цвет возникает только тогда, когда отраженные световые лучи попадают в мои глаза.

Звуковые волны воздействуют на барабанную перепонку и ушную раковину (хрящевую часть уха), запуская цепочку механических и нейрохимических реакций, конечным продуктом которых является внутренний образ – его мы называем высотой звука. Если в лесу упадет дерево, но никто не услышит, то будет ли звук? (Впервые этот вопрос задал ирландский философ Джордж Беркли.) Простой ответ: нет, потому что звук – внутренний образ, созданный мозгом в ответ на колебания молекул. Точно так же не может быть и высоты звука, если его не услышит ни человек, ни животное. Соответствующий измерительный прибор способен зарегистрировать частоту колебаний, созданную падением дерева, но это еще не высота звука, по крайней мере до тех пор, пока его кто-нибудь не услышит.

Ни одно животное не способно воспринимать высоту звука на всех существующих частотах, а цвета, которые мы видим, являются лишь небольшой частью электромагнитного спектра. Теоретически звук можно услышать при колебаниях от 0 до 100 000 циклов в секунду и даже более, но каждое животное воспринимает лишь ограниченный диапазон звуков. Люди, не страдающие потерей слуха, обычно способны слышать колебания от 20 до 20 000 Гц. Звуки в нижней части диапазона частот ближе к слабому гулу – нечто подобное мы слышим, когда за окном проезжает грузовик (его двигатель производит звук на частоте около 20 Гц) или навороченный автомобиль с кастомной звуковой системой и мощными сабвуферами, работающими на большой громкости. Некоторые частоты – ниже 20 Гц – не слышны человеческому уху, оно физиологически их не воспринимает. Биты в песнях Фифти-Сента “In da Club” («В клубе») и “Express Yourself” («Выражай себя») группы N.W.A. расположены в нижней части доступного нам диапазона. В конце песни “A Day in Life” («День из жизни») в альбоме Sgt. Pepper’s Lonely Hearts Club Band («Оркестр клуба одиноких сердец сержанта Пеппера») The Beatles есть несколько секунд звука на частоте 15 кГц, который не слышит большинство людей старше 40 лет! (Если The Beatles считали, что не стоит доверять людям за сорок, возможно, это был такой своеобразный отсев, но говорят, что Леннон просто хотел взбодрить соседских собак.)