Возникновение вербальных иллюзий (от лат. verbalis - устный, словесный) основано на реально происходящих вокруг человека разговорах, звучании речи, а действующие на больного человека звуковые раздражители воспринимаются им совершенно в другом виде, как правило, в угрожающих тонах.
Другими словами, иллюзии слухового характера, которые содержат отдельные слова, сказанные нечаянно кем-то, находящимся рядом с больным человеком, или произнесённые фразы, называются вербальными.
Явление ярких, навязчивых, постоянно возникающих вербальных иллюзий психиатры обозначают "иллюзорным галлюцинозом". Их появление возможно на фоне болезненного, изменённого аффективного состояния, при возникновении тревоги или страха, и достаточно часто они сопровождаются бредовым истолкованием содержания.
В связи с тем, что эти явления основаны на страхе и аффекте, то смысл услышанного разговора больным человеком, как правило, воспринимается, как угроза, обвинение, ругань, направленные исключительно на него.
Например, слуховые иллюзии свойственны больным, страдающим бредом преследования или мании ревности. Больной с хроническим алкоголизмом, может подслушать разговор жены с посторонними лицами, и внутренне боясь подтверждения наказания или измены, "слышит" именно это в беседе.
Слуховые (вербальные) иллюзии могут возникнуть не только при звуках речи, но и в форме неречевых обманов, таких, как шипение, шумов (кранов, например), отдельных звуков (выстрелов, шумов прибоя). Если человек слышит один голос, то речь идёт о моновокальных слуховых иллюзиях, если два голоса - о диалоге, три и больше - говорят о поливокальных иллюзиях.
Истоки механизма иллюзий, в том числе, и вербальных (как и галлюцинаций), до сегодняшнего времени до конца не изучены, поэтому причины, вызывающие эти явления, проявляющиеся при иллюзиях, то есть, нарушения активного, но очень избирательного характера восприятия человеком тех или иных звуков, пока ещё недостаточно ясны.
Чтобы воспринимать дефект (при негативной симптоматике), необходимо осознавать, что восприятие для человека представляет собой первичный источник информации (для всей его психической деятельности), и при малейшем нарушении, сигнал восприятия искажается.
Восприятия в положительной симптоматике являются иллюзией (в данном случае, вербальным явлением) - неверной оценкой поступившего от органа слуха сигнала-информации, и галлюцинацией - нарушением восприятия. При этом в органах слуха (анализаторах) трактовка ложного (мнимого) восприятия несуществующего, непонятного (неуслышанного) органами слуха информационного сообщения считается состоявшимся реальным событием.
В начальной стадии восприятия человеком любого явления лежит ощущение, во время чего происходит выявление отдельных качеств, свойств предмета, образов или явлений. Ощущение обладает силой, качеством, определённым местом и чувственной окраской.
Совокупность нескольких видов ощущений составляет восприятие чего-либо. В результате этого в головном мозге возникает ассоциативный ряд представлений, которые запечатлеваются в памяти, и могут быть в любую минуту восстановлены в сознании.
Представления возникают сами по себе без наличия раздражителя, а восприятие является процессом отражения образов или явлений реальности при воздействии их на рецепторы чувств. Правильность или ошибочность процесса восприятия находится в прямой зависимости от состояния физических функций (сознания, слуха, внимания, возможности анализа и пр.).
Нарушения восприятия, возникновение вербальных иллюзий специалисты классифицируют согласно органу чувств, к которому относится данная конкретная искажённая информация - в данном случае, как слуховые галлюцинации (существуют зрительные галлюцинации, тактильные галлюцинации или сенестопатии и пр.).
Часть здоровых людей, испытывающих такие явления как вербальные иллюзии, подвержены так называемой установке, другими словами, у них искажение восприятия возникает под влиянием предшествующих непосредственно перед моментом возникновения иллюзии, восприятий. Этим явлением у здоровых людей занимался психолог Д. Н. Узнадзе, создавший по этому вопросу собственную школу.
Поддерживал такую же точку зрения и известный канадский нейрохирург В. Пенфилд, вызывавший зрительные и слуховые галлюцинации и иллюзии во время операций, связанных с эпилепсиями, при помощи электрической стимуляции участков затылочной и височной долей коры головного мозга.
Врачи и психологи считают, что проявления вербальных иллюзий являются процессом существенно более сложным, чем аффективные (психические) иллюзии зрительного характера. Это обусловлено тем, что этот процесс заключается в том, что больному в шуме звуков и голосов, в посторонней нейтральной речи слышатся слова или целые фразы, направленные на него, то есть имеющие к нему прямое отношение. И, самое главное, они, как правило, совпадают по сюжету происходящего или по своему содержанию с аффективными и бредовыми муками и переживаниями больного.
Во всех этих случаях человек уверен, что "слышит" то, чего в реальности не было сказано. Эта его трактовка и есть вербальная иллюзия, которая напрямую связана с тем, что отдельные звуки, являющиеся слуховыми раздражителями, "конструируются" его сознанием в осмысленные слова, иногда в целую речь, что создаёт для человека целостный (ошибочно распознанный) слуховой образ, при этом, его содержание полностью зависит от конкретного состояния человека в эту минуту. Специалисты психиатры принимают за аксиому, что вербальные иллюзии, как правило, становятся основой для формирования настроенности больного бредового характера.
В одних случаях вербальных явлений это могут быть оклики, различимые в реально существующем шуме и звуке голосов (необходимо их отличать от окликов галлюцинаторного характера), а в других, они представляют собой непосредственно вербальные иллюзии, которые часто очень тяжело отличить от так называемых иллюзий бреда больного человека.
Дифференцировать в данных случаях три принципиально различные явления очень сложно. К этим явлениям врачи относят:
Бредовую или сверхценную (ошибочная трактовка больного) интерпретацию реально услышанных в скоплении людей слов, обрывков фраз и полных предложений, и неправильно отнесённых их больным человеком на свой счёт;
Иллюзорную переработку (трактовку) действительно реально услышанных слов, звуков с восприятием их больным в виде других слов и фраз, соответствующих его конкретному настроению в данный отрезок времени;
Вербальную галлюцинацию (не иллюзию), вследствие возникающих в шуме толпы звуков, (истинную, реальную или функциональную).
Переживания подобного типа (иллюзии) могут возникать не только вербального характера, но и в виде зрительных, вкусовых, обонятельных отклонений. Иногда роль аффекта (психогенного состояния), вызывающего вербальные иллюзии, играет концепция бреда, приводящая к аффектации. После чего опосредованно, через неё она ведёт к вербальным иллюзиям, возникающим, теперь уже, на основе бреда.
С наступлением темноты (вечера, ночи) интенсивность иллюзий различного характера возрастает, при этом вербальные иллюзии могут сохраняться и днём (практически всегда). Некоторые фазы психотических состояний характерны тем, что больные самостоятельно чётко определяют своё положение - с закрытыми глазами они ощущают явления зрительных обманов, а с открытыми глазами "слышат" разговоры и голоса людей за окном, ведущих переговоры, направленные на предстоящую расправу над ними.
При этом врачи точно различают вербальные иллюзии и бредовые идеи отношений. При явлении бреда больной действительно слышит речь окружающих людей правильно, однако при этом совершенно убеждён, что в ней содержатся угрозы и намёки, направленные в его адрес.
Вербальные иллюзии могут возникнуть и у здоровых людей, под влиянием возбуждённого настроения, невнимания, и при определённых условиях (доносящаяся издалека неясная музыка, шум дождя и пр.). Однако отличие подобных явлений у здорового человека от больного состоит в том, что у них не нарушен момент правильного опознавания звуковых раздражителей, потому что здоровый человек имеет достаточно возможностей для проверки правильности ощущения (слуховой иллюзии) и уточнения первого ошибочного впечатления.
Интересный пример подобного явления приведён американским учёным Вильямом Джемсом в его книге "Психиатрия": "Однажды, поздно ночью я сидел и читал; вдруг из верхней части дома раздался страшный шум, прекратился и затем, через минуту, слова возобновился, Я вышел в зал, чтобы прислушаться к шуму, но он там не повторился. Как только я успел вернуться и себе в комнату и сесть за книгу, снова поднялся тревожный, сильный шум, точно перед началом бури. Он доносился отовсюду. Крайне встревоженный, я снова вышел в зал, и снова шум прекратился. Вернувшись во второй раз к себе в комнату, я вдруг открыл, что шум производила своим храпом маленькая собачка, спавшая полу. При этом любопытно то, что, раз обнаружив истинную причину шума, я уже не мог, несмотря на все усилия, возобновить прежнюю иллюзию".
То есть, своим наблюдением он подтвердил, что если сознание здорового человека почему-либо приняло за реальность, что источник звука расположен вдалеке, то он кажется значительно громче, но при установлении настоящего источника, иллюзия уходит.
Она шутит только отчасти. Микинс практически ничего не слышит, и, чтобы разобрать разговоры, которые ведутся вокруг нее, ей нужно приложить очень много усилий. Тема её выступления - слух и странные шутки, которые могут сыграть с нами наши уши.
Чтобы проиллюстрировать свою тему, она воспроизвела несколько слуховых иллюзий, и это были самые странные звуки, которые я когда-либо слышал. Меня поразило, как легко эти жуткие футуристические звуки разделили мнение аудитории. Так же, как известная фотография #TheDress заставила весь мир спорить о цвете изображенного на ней платья, эти аудиозаписи бросили вызов нашим предположениям о том, как каждый из нас воспринимает мир.
Нам часто говорят, что видеть не значит верить, но я никогда не понимал, насколько хрупким и обманчивым может быть наш слух. Как только я вышел из подвала паба и оказался в давке и суматохе вокзала Кингс-Кросс, я задался вопросом, сколько из того, что я слышу, создано моим мозгом. Мое восприятие звуков никогда не будет прежним.
Желая узнать больше, две недели спустя я встретился с Микинс в ее лаборатории в Лондонском университетском колледже, и она немного больше рассказала о своей карьере.
Несмотря на поддержку со стороны преподавателей, сначала она отказывалась изучать нейробиологию слуха. Однако в итоге одному сотруднику колледжа удалось убедить её, объяснив, почему это может стать для неё весьма плодотворной работой. «Он польстил мне, сказав, что я могла бы открыть что-то новое о том, как слышат люди, - говорит она. - И я подумала: да, я могу».
Сегодня её исследования в основном заключаются в понимании, как мы ведём себя при высоком уровне шума, - например, во время оживленной вечеринки. Оказывается, что, даже когда мы поглощены беседой, наш мозг одновременно контролирует фон разговора, чтобы в определенные моменты делать нашу речь тише. Сейчас она проводит сцинтиграфию головного мозга, чтобы выяснить, каким образом осуществляется эта дополнительная работа, не делая нашу речь запутанной и косноязычной.
В конце беседы Софи рассказала о слуховых иллюзиях. «Люди действительно не знают, что звук, который я слышу, может не совпадать со звуком, который слышат другие», - говорит она.
Первый пример Микинс, который она приводила во время своего выступления, - «Парадокс тритона» - может показаться обманчиво простым, но он превосходно демонстрирует этот принцип. Ниже вы можете прослушать его.
Парадокс тритона
Вы можете услышать четыре пары нот. Вторая нота в каждой паре выше или ниже? Включив эту запись в темном подвале лондонского паба, Микинс попросила, чтобы мы поднимали руки, если слышим повышение или понижение нот. Аудитория разделилась - 50:50. В частности, музыканты настаивали на том, что они знали, куда идет звук.
И так же, как разное восприятие цвета платья, это вводило в замешательство, особенно когда я понимал, что стоявший рядом человек слышал не то же самое. «Это потому вызывает беспокойство, что мы хотим чувствовать, что мы все одинаково воспринимаем мир», - говорит Микинс.
На самом деле никакого правильного ответа нет. Каждая нота представляет собой совокупность различных сгенерированных компьютером тонов, разделенных октавой. Таким образом, невозможно сказать, находится ли следующий тон выше или ниже по звукоряду.
Как ни странно, согласно исследованию Дианы Дойч из Калифорнийского университета Сан-Диего, наш ответ, вероятно, зависит от нашего акцента или языка: например, калифорнийцы, как правило, приходят к выводам, совершенно противоположным выводам людей из Англии. По этой причине она считает, что манера речи, заложенная в детстве, может так или иначе формировать способ, которым наш мозг сопоставляет музыкальные ноты. (По этому принципу Дойч обнаружила и то, что повторяющиеся слова могут звучать как пение, возможно напоминая древнюю связь между музыкой и языком.)
Такие же машинно-генерируемые, неоднозначные тона помогают создать следующий оглушительный звук:
Иллюзия повышения звука
Что вы слышите? Многие люди слышат постоянно повышающийся звук. Фактически это цикл - новое повышение тона начинается, когда заканчивается предыдущее.
Это создает звуковой и визуальный эквивалент вечного движения. Кристофер Нолан использовал этот же трюк в «Тёмном рыцаре», создавая ощущение постоянного ускорения оборотов двигателя Бэтпода. И, как замечает Микинс, с помощью этой уловки с использованием звукового ряда была создана головокружительная «бесконечная лестница» в видеоигре «Марио 64»:
Во время нашего разговора Микинс показала мне сайт Дианы Дойч , который является кладезью других галлюциногенных звуков. Рассмотрим, например, этот:
Иллюзия призрачного слова
Что вы слышали? Мне кажется очевидным, что женский голос бесконечно повторяет фразу: «No way». Но другие слушатели расходятся во мнениях, утверждая, что слышат одно из этих слов: window, welcome, love me, run away, no brain, rainbow, raincoat, bueno, nombre, when oh when, mango, windowpane, Broadway, Reno, melting, Rogaine.
Это иллюстрирует то, как наши ожидания формируют наше восприятие, говорит Дойч. Мы ожидаем услышать слова, и наш мозг превращает нечеткие данные во что-то более определенное. Сила ожидания также может лежать в основе тех неловких ситуаций, когда вы неправильно расслышали нечетко произнесенную фразу.
Аналогичным образом рассмотрим этот спорный звук:
Шкала иллюзии
Дойч обнаружила, что правши обычно слышат высокие тона правым ухом, а левши - левым или двумя ушами одновременно. Это яркий пример того, как небольшие индивидуальные различия в структуре мозга могут радикально изменить наше восприятие. Но мы совершенно забываем, что наши ощущения сильно отличаются от ощущений человека рядом с нами.
Способность мозга формировать и совершенствовать наши чувства обычно помогает нам ориентироваться в мире, поэтому, например, мы можем услышать крик «стоп» через шум потока едущих машин. Микинс сравнивает этот слуховой беспорядок с тарелкой спагетти, в которой, так или иначе, мозг может распутать каждую «нить» звука.
«Вы каждый день становитесь своего рода детективом, идущим по следу звуков, потому что получаете множество неоднозначной информации и расшифровываете её, делая это настолько хорошо, что даже не замечаете этого», - говорит она.
«Это исследование заставило меня испытать огромное чувство уважения к своим ушам, потому что все достигающие их звуки мой мозг удивительным образом превращает во что-то имеющее смысл», - добавляет Микинс. Иллюзии, думает она, могут заставить всех нас немного больше ценить это чудо: «Только услышав эти странные звуки, вы внезапно понимаете, что делаете что-то действительно сложное».
Звуковые иллюзии могут возникать у абсолютно здоровых людей под влиянием стрессового состояния, волнения, необычных условий. В каждом конкретном случае, психологи находят соответствующее объяснение.
Это могут быть звуковые барьеры, или, как их называют учёные, звуковые "зеркала", искажение, связанное с различной длиной звуковой волны. Существует несколько известных звуковых иллюзий, которые каждый здоровый человек может самостоятельно испытать на себе.
Скрытые ступеньки
Звуковая иллюзия, названная "скрытыми ступеньками", была открыта Дианой Дойч (Diana Deutsch’s), профессором психологии, которая очевидно доказывает, что человеческий мозг может группировать вместе расположенные рядом ноты.
Для демонстрации этого эффекта проигрывают две мелодии, возрастающая и убывающая по тону, при этом ноты оказываются для ушей человека различными по восприятию. Например, одно ухо может слышать, как бы вперемешку - сначала первая нота первой мелодии, потом вторая ноту второй мелодии.
Мозг большей части слушателей группирует высокие и низкие ноты вместе, поэтому разными ушами человек слышит убывающую, возрастающую последовательность звуков (одним ухом) и наоборот, возрастающую, убывающую - другим ухом.
Правша слышит правым ухом первым - возрастающий тон, левша - всё наоборот. Из всего этого сумбурного набора нот и тонов, мозг выбирает подходящую мелодию, которую и воспринимает с его помощью наше сознание (звуковое восприятие).
Возрастающая последовательность
Открытие "возрастающей последовательности" или парадокса Шепарда принадлежит французскому композитору Жан-Клоду Риссе (Jean-Claude Risset), и выражается в том, что пары нот, следуя подряд, создают возрастающую звуковую иллюзию (как при нажатии клавиш на пианино слева направо).
В реальности же, повышение тона отсутствует, и если запустить эту мелодию бесконечное количество раз подряд, то человек так и будет воспринимать постоянное повышение тона, хотя этого не может быть, это звуковая иллюзия, созданная мозгом "самостоятельно".
Падающие колокола
Звуковая иллюзия, получившая название "падающие" колокола, состоит в том, что прослушанные в записи звуки колоколов "падают" с понижением высоты тона.
Однако, вслушиваясь внимательно, человек понимает, что тон, наоборот, увеличивается. То есть, начальная высота тона ниже, чем в конце.
Ускоряющиеся барабаны
Смысл иллюзии "ускоряющихся" барабанов выражается в том, что на самом деле они звучат одинаково, хотя кажется что темп постоянно возрастает. Слушайте внимательно!
Виртуальная парикмахерская
Иллюзия, называемая специалистами "виртуальной парикмахерской", представляет собой явление бинаурального эффекта, и заключается в способности человека и животного определять, с какой стороны от них расположен источник звука за счёт наличия у них двух ушей, выполняющих функцию приёмников звука (источник, расположенный впереди или сзади, определяется плохо и неточно).
Благодаря тому, что звук проходит до уха, расположенного ближе к его источнику, более короткий путь, звуковые волны в ушных каналах имеют разные фазы (время прохождения этой фазы) и амплитуду (силу) звуковых колебаний. Поэтому и восприятие звука разной высоты будет разное. Направление на источник звука для низких звуков (до 1500 колебаний/секунду) определяется сознанием человека наиболее точно и практически полностью по разности времени прохождения данной фазы звуковых волн.
А для высоких звуков, в связи с тем, что основное значение имеет различие в силе звучания у правого и левого уха, определение направления будет менее точным. Возможность определить направление звука возникает, благодаря тому, что различие фаз и интенсивности звуков, воспринимаемых ухом, ведёт к различию импульсов, которые поступают в центральную нервную систему от правого и левого уха.
Спичечный коробок
Не менее известен специалистам стереоэффект, разновидность звуковой иллюзии - "спичечный коробок". Чтобы достичь результата его возникновения, необходимо обязательно закрыть глаза.
Три ноты
Парадокс под названием "три ноты" исследовала также Диана Дойч (Diana Deutsch’s), в звуковой записи можно прослушать несколько сгруппированных нот, которые каждый из слушателей воспринимает по-разному.
Разница заключается в том, что одни их воспринимают, как понижающиеся тона, а другие - как повышающиеся. Известен этот феномен с древних времён, тогда его считали проделками дьявола.
Фантомные мелодии
Фантомными мелодиями называется звуковая иллюзия, которую можно создать при помощи некоторых мелодий, состоящих из быстрых проигрышей, и очень незначительно отличающихся друг от друга. При быстром проигрыше мелодий мозг способен "выделить" на скорости некоторые отдельные ноты и "скомпоновать" их в собственную мелодию.
При медленном проигрыше этой же композиции, подобная звуковая иллюзия не возникает, что объясняется возможностью сознания успеть воспринять все правильные части проигрышей.
Иллюстрацией к этому феномену может служить композиция Rustle of Spring, исполняемая быстро, в этом случае в сознании возникнет ложная мелодия, при медленном исполнении звуковая иллюзия исчезает.
Фантомные слова
Эта иллюзия была впервые продемонстрирована Дианой Дойча из Калифорнийского университета в Сан-Диего. Запись похожа на перекрывающиеся последовательности повторяющихся слов или фраз, расположенных в разных точках пространства.
Слушая их, вы начинаете различать определённые фразы. Хотя на самом деле никаких фраз нет. Ваш мозг составляет их сам, с целью придать значение бессмысленному шуму.
Как молоды мы были.
С возрастом люди теряют способность слышать высокие частоты. Этот звук могут услышать только те, кто ещё не отпраздновал собственное совершеннолетие (хотя и среди людей постарше есть исключения, но они достаточно редки) - его частота 18000 Гц (кстати, ваша собака совершенно точно услышит этот звук).
Некоторые подростки устанавливают этот звук в качестве звонка мобильного телефона, так только они сами (и, конечно, их сверстники) могут услышать звонок. В некоторых странах этот звук очень громко включают в тех местах, в которых нежелательно появление молодёжи.
Стоунхендж
Очень интересна история гигантских камней, находящихся в Стоунхендже (Англия), они имеют удивительную способность создавать звуковые иллюзии, которые не являются миражами акустического характера. Открытие и обоснование этого явления принадлежит американскому исследователю Стивену Уоллеру - учёному археоакустику, который проводил исследования по поводу акустики знаменитого архитектурного ансамбля, возведённого в Южной Англии более 5000 лет назад.
Если два музыканта будут играть на трубе, стоя в центре данного сооружения, то возникает удивительный звуковой эффект - в некоторых местах вокруг музыкантов звуки их игры не слышны, наблюдатели "слышат" тишину. Уоллер объясняет это тем, что звуковые волны отражаются от камней и поглощают друг друга, в результате чего вокруг музыкантов образуется "магический круг" полной тишины.
Люди, приглашённые исследователем для проведения эксперимента, с завязанными глазами становились в центре этого круга, и слушали игру двух трубачей. Попадая в "мёртвую" звуковую зону, они переставали слышать звуки, и потом рассказывали, что им мерещилось препятствие (в реальности оно отсутствовало) между ними и трубачами.
Звуковые иллюзии для психически больных людей
Совершенно другие истоки и объяснения имеют звуковые иллюзии для психически больных людей. Как правило, звуковые иллюзии принимают форму криков, голосов и брани, подозрительного (для больного) шёпота, выстрелов и целых канонад, пения, оркестровой музыки. Иногда больной в неясном постороннем шуме может "слышать" отдельные разговоры, в которых принимают участие различные люди, иногда он "узнаёт" эти голоса, иногда ему слышится речь чужих ему людей. Эти звуковые иллюзии "выдумывает" больное сознание, выдавая совершенно посторонние звуковые раздражители за отчётливую речь.
Как и в других случаях проявления иллюзий различного типа врачи стараются отделять звуковые иллюзии от слуховых галлюцинаций. В первом случае имеет место мнимое ошибочное восприятие больным посторонних шумов, а во втором - придуманные мерещащиеся звуки. И в одном, и в другом случае есть объединяющее явление - все "разговоры" носят, как правило, обвинительный и осуждающий больного человека характер.
Редко, возникает явление, при котором звуковые иллюзии успокаивают больного и уговаривают его успокоиться. Обычно звуковые иллюзии усиливаются в шумной окружающей обстановке, когда большое количество звуко и шумов провоцирует сознание больного человека "слышать" разговоры. В случаях неправильного восприятия звуков возникает эффект звуковой иллюзии.
Продолжаем тему слуховых иллюзий. Приводим отрывки из "библии начинающего физика" - книги "Занимательная физика" Я.И.Перельмана
Несмотря на то, что книга вышла в свет в прошлом столетии (лично я познакомился с ней, когда мне было 15 лет.), и, что многие вещи вам уже известны из школы ("Медведы интернета" назовут это "баяном"), тем не менее, надеюсь, будет интересно почитать.
Слуховые обманы
Если мы почему-либо вообразили, что источник легкого шума находится не вблизи нас, а значительно дальше, то звук покажется нам гораздо громче. Подобные иллюзии слуха случаются с памп довольно часто; мы только не всегда обращаем на них внимание.
Вот любопытный случай, который описал в своей «Психологии» американский ученый Вильям Джемс:
«Однажды, поздно ночью я сидел и читал; вдруг из верхней части дома раздался страшный шум, прекратился и затем, через минуту, слова возобновился, Я вышел в зал, чтобы прислушаться к шуму, но он там не повторился. Как только я успел вернуться и себе в комнату и сесть за книгу, снова поднялся тревожный, сильный шум, точно перед началом бури. Он доносился отовсюду. Крайне встревоженный, я снова вышел в зал, и снова шум прекратился.
Вернувшись во второй раз к себе в комнату, я вдруг открыл, что шум производила своим храпом маленькая собачка, спавшая полу!... При этом любопытно то, что, раз обнаружив истинную причину шума, я уже не мог, несмотря на все усилия, возобновить прежнюю иллюзию».
«Чудеса чревовещания»
«Если кто-нибудь ходит по гребню крыши,- пишет проф. Гампсон,- то голос его внутри дома производит впечатление слабого шепота. По море того как он удаляется к краю здания, шепот все слабеет. Если мы сидим в какой-нибудь комнате дома, то наше ухо ничего не может нам сказать относительно направления звука и расстояния говорящего лица. Но по изменению голоса наш разум выведет заключение, что говорящее лицо удаляется от нас. Если же самый голос скажет нам, что обладатель его движется по крыше, то мы легко поверим этому заявлению. Если бы, наконец, кто-либо стал разговаривать с этим лицом, будто бы находящимся снаружи, и получал осмысленные ответы, то иллюзия получалась бы полная.
Таковы условия, при которых действует чревовещатель. Когда очередь говорить доходит до человека на крыше, чревовещатель слабо бормочет; когда же очередь доходит до него, он говорит полным, чистым голосом, чтобы оттенить контраст с другим голосом. Содержание его замечаний и ответов его мнимого собеседника усиливает иллюзию. Единственным слабым пунктом в этом обмане могло бы оказаться то обстоятельство, что мнимый голос лица, находящегося снаружи, фактически исходит от человека на сцене, т. е. имеет ложное направление.
Следует еще заметить, что название чревовещатель является неподходящим. Чревовещатель должен скрывать от своих слушателей тот факт, что, когда очередь доходит до мнимого партнера, он в действительности говорит сам. Для этой цепи он пользуется различными уловками. При помощи всякого рода жестов он старается отвлечь внимание слушателей от себя. Склоняясь набок и держа руку у уха, как будто прислушиваясь, он стремится по возможности спрятать свои губы. Когда он не может спрятать своего лица, то старается делать лишь самые необходимые движения губами. Этому помогает то обстоятельство, что часто требуется лишь неясный, слабый шепот. Движения губ скрываются так хорошо, что некоторые люди думают, будто голос артиста выходит откуда-то из глубины его тела,- отсюда название: чревовещатель».
Итак, мнимые чудеса чревовещания всецело основаны лишь на том, что мы не в состоянии в точности определять ни направление звука, ни расстояние до звучащего тела. В обычной обстановке мы достигаем этого лишь приблизительно; но достаточно поставить нас в не совсем обычные условия восприятия звука - и мы уже поддаемся самым грубым ошибкам в определении источника звука. Наблюдая сам чревовещателя, я не мог преодолеть иллюзии, хотя хорошо понимал, в чем здесь дело.
Курьезы слуха
Когда мы грызем твердый сухарь, мы слышим оглушительный шум, между тем как наши соседи едят те же сухари без заметного» шума. Как ухитряются они избегать этого грохота?
Дело в том, что шум и грохот существуют лишь в наших ушах и мало беспокоят уши наших соседей. Кости черепа, как и вообще твердые, упругие тела, очень хорошо проводят звуки, а звук в плотной среде усиливается иногда до чрезвычайных размеров. Доходя до уха через воздух, треск сухаря воспринимается как легкий шум; но тот же треск превращается в грохот, если доходит до слухового нерва через твердые кости черепа Вот еще опыт из той же области: зажмите между зубами колечко карманных часов и плотно закройте уши пальцами: вы услышите тяжелые удары - так усилится тиканье часов.
Бетховен, оглохнув, слушал, говорят, игру на рояле, приставив к нему одним концом свою трость, другой конец который он держал у зубов. Точно так же те глухие, у которых уцелело внутреннее ухо, могут танцевать под музыку: звуки достигают до их слуховых нервов через пол и кости.
Где стрекочет кузнечик?
Очень часто мы ошибочно определяем не расстояние, а направление, в каком находится звучащий предмет.
Уши наши довольно хорошо различают, раздался ли звук выстрела справа или слева от нас.
Но они зачастую бессильны определить положение источника звука, если он находится прямо впереди или позади нас: выстрел, произведенный впереди, нередко слышится как донесшийся сзади.
Мы способны в таких случаях отличать лишь - по силе звука - отдаленный выстрел от близкого.
Вот опыт, который может нас многому научить. Посадите кого-нибудь посреди комнаты с завязанными глазами и попросите его сидеть спокойно, не поворачивая головы, Затем, взяв в руки две монеты, ударяйте ими одну о другую, оставаясь все время в той отвесной плоскости, которая рассекает голову вашего гостя пополам, между его глазами. Пусть испытуемый попробует угадать место, где щелкнули монеты. Результат получается прямо невероятный: звук произведен в одном углу комнаты, а испытуемый указывает на совершенно противоположную точку!
Если вы отойдете от упомянутой плоскости симметрии головы в сторону, ошибки будут уже не так грубы. Это и понятно: теперь звук в ближайшем ухе вашего гостя слышен немного раньше и громче; благодаря этому испытуемый может определить, откуда исходит звук.
Этот опыт объ ясняет, между прочим, почему так трудно заметить стрекочущего в траве кузнечика. Резкий звук раздается в двух шагах от вас, справа от дорожки. Вы смотрите туда, но ничего не видите; звук доносится уже слева. Поворачиваете голову туд а, но звук уже до носится из какого-нибудь третьего места. Чем быстрее поворачиваетесь вы в сторону стрекочущего звука, тем проворнее совершаются эти прыжки невидимого музыканта. На самом деле, однако, насекомое сидит на одном месте; его изумительные прыжки - плод вашего воображения, следствие обм ана слуха. Ошибка ваша в том, что вы поворачиваете голову, по мещ ая ее при этом как раз так, что кузнечик находится в плоскости симметрии вашей го ловы. При этом условии, как мы зн аем, легко ошибиться в направлении звука: стрекотание кузнечика раздается впереди вас, но вы по ошибке относите его в противоположную сторону.
Отсюда практический вывод: если хотите определить, откуда доносится звук кузнечика, пение кукушки и тому подобные отдаленные звуки, не поворачивайте лица на звук, а, напротив, отворачивайте его в сторону. Впрочем, мы это и делаем, когда, как говорится, «настораживаемся».
Жужжание насекомых
Почему насекомые часто издают жужжащие звуки? В большинстве случаев у них вовсе не имеется для этого никаких особых, органов; жужжание, слышимое только при полете, обусловлено просто тем, что, летая, насекомые взмахивают крылышками несколько сотен раз в секунду. Крылышко - это колеблющаяся пластинка, а мы знаем, что всякая достаточно часто (чаще 16 раз в секунду) колеблющаяся пластинка порождает тон определенной высоты.
Теперь вы поймете, каким образом удалось узнать, сколько именно взмахов делает в секунду при полете то или иное насекомое. Для этого достаточно лишь определить по слуху высоту издаваемого насекомым тона, потому что каждому тону отвечает своя частота колебаний. С помощью «лупы времени» удалось установить, что частота взмахов крыльев у каждого насекомого почти неизменна; регулируя полет, насекомое изменяет лишь величину взмаха («амплитуду» колебаний) и наклон крыльев: число взмахов в секунду увеличивается лишь под влиянием холода. Вот почему и тон, издаваемый насекомым при полете, остается неизменным...
Найдено, например, что комнатная муха (издающая при полете тон F) делает в секунду 352 взмаха крылышками. Шмель взмахивает 220 раз в секунду. Пчела, издающая тон А, взмахивает крыльями 440 раз в секунду, когда она летит свободно, и всего 330 раз (тон В), когда летит нагруженная медом. Жуки, порождающие при полете более низкие тона, движут крыльями менее проворно. Напротив, комар делает крылышками 500-600 колебаний в секунду. Для сравнения заметим, что пропеллер самолета делает в среднем около 25 оборотов в секунду.
Эхо со дна моря
Долгое время человек не извлекал из эхо никакой пользы, пока не придуман был способ измерять с помощью его глубину морей и океанов. Изобретение это зародилось случайно. В 1912 г. затонул почти со всеми пассажирами огромный океанский пароход «Титаник»,- затонул от случайного столкновения с большой льдиной. Чтобы предупредить подобные катастрофы, пытались в туман или в ночное время пользоваться эхом для обнаружения присутствия ледяной преграды впереди судна. Способ на практике себя не оправдал, "зато натолкнул на другую мысль: измерять глубину морей с помощью отражения звука от морского дна. Мысль оказалась очень удачной.
На рис. вы видите схему установки. У одного борта корабля помещается в трюме, близ днища, патрон, порождающий при зажигании резкий звук. Звуковые волны несутся сквозь водную толщу, достигают дна моря, отражаются и бегут обратно, неся с собой эхо. Оно улавливается чувствительным прибором, установленным, как и патрон, у днища корабля. Точные часы измеряют промежуток времени между возникновением звука и приходом эхо. Зная скорость звука в воде, легко вычислить расстояние до отражающей преграды, т. о. определить глубину моря или океана.
Эхолот, как назвали эту установку, совершил настоящий переворот в практике измерения морских глубин. Пользование глубомерами прежних систем возможно было лишь с неподвижного судна и требовало много времени. Лотлинь приходится спускать с колеса, на котором он намотан, довольно медленно (150 м в минуту); почти так же медленно производится и обратный подъем. Измерение глубины в 3 км этим способом отнимает 3/4 часа. С помощью эхолота то же измерение можно произвести в несколько секунд, на полном ходу корабля, получая при этом результат, несравненно более надежный и точный. Ошибка в этих измерениях не превосходит четверти метра (для чего промежутки времени определяются с точностью до 3000-й доли секунды).
Если точное измерение больших глубин имеет важное значение для науки океанографии, то возможность быстро, надежно и точно определять глубину в мелких местах является существенным подспорьем в мореплавании, обеспечивая его безопасность: благодаря эхолоту судно может смело и быстрым ходом приближаться к берегу.
В современных эхолотах применяются не обычные звуки, а чрезвычайно интенсивные «ультразвуки», неслышимые человеческим ухом, с частотой порядка нескольких миллионов колебаний в секунду. Такие звуки создаются колебаниями кварцевой пластинки (пьезокварца), помещенной в быстропеременное электрическое поле.
Звуки в театральном зале
Кто много раз посещал различные театры и концертные залы, тому хорошо известно, что в смысле слышимости залы бывают с хорошей акустикой и с плохой акустикой; в одних помещениях голоса артистов и звуки музыкальных инструментов внятно слышны на далеком расстоянии, в других - звуки даже вблизи воспринимаются неотчетливо. Причина этого явления очень хорошо изложена в книге американского физика Вуда: «Звуковые волны и их применения»).
«Любой звук, произведенный в здании, довольно долго раздается по окончании звучания источника; вследствие многократных отражений он несколько раз обходит кругом здания,- а тем временем раздаются другие звуки, и слушатель часто не в состоянии уловить их в надлежащем порядке, и в них разобраться. Так, например, если звук длится 3 секунды и оратор говорит со скоростью трех слогов в секунду, то звуковые волны, соответствующие 9 слогам, будут двигаться по комнате все вместе и создадут полную неразбериху и шум, из-за которого слушатель не сможет понимать оратора.
Оказавшемуся в таких условиях оратору остается говорить очень разборчиво и не слишком громко. Но обычно ораторы, как раз наоборот, стараются говорить громко и этим только усиливают шум».
Еще не так давно сооружение театра с хорошей акустикой считалось делом счастливой случайности. В настоящее время найдены приемы успешной борьбы с нежелательной длительностью звука (называемой «реверберацией»), которая портит слышимость. В этой книге не место входить в подробности, интересные только для архитекторов. Отмечу лишь, что борьба с плохой акустикой состоит в создании поверхностей, поглощающих излишние звуки. Самым лучшим поглотителем звука является открытое окно (как лучшим поглотителем света служит отверстие); квадратный метр открытого окна принят даже за единицу, которой измеряется поглощение звука. Очень хорошо - хотя и вдвое хуже, нежели открытое окно,- поглощают звуки сами посетители театра: каждый человек равнозначен в этом отношении примерно половине квадратного метра открытого окна. И если правильно замечание одного физика, что «аудитория поглощает речь оратора в самом прямом смысле слова», то не менее верно, что пустой зал неприятен для оратора также в непосредственном смысле слова.
Если поглощение звука слишком велико, это также создает ухудшенную слышимость. Во-первых, чрезмерное поглощение приглушает звуки, во-вторых, уменьшает реверберацию до такой степени, что звуки слышатся как бы оборванными и производят впечатление некоторой сухости. Поэтому, если следует избегать слишком длительной реверберации, то и слишком короткая реверберация также нежелательна. Наилучшая величина реверберации для различных зал не одинакова и должна быть установлена при проектировании каждого зала.
В театре имеется и другой предмет, интересный с точки зрения физики: суфлерская будка. Обратили ли вы внимание на то, что во всех театрах она имеет одну и ту же форму? Это оттого, что суфлерская будка - своего рода физический прибор. Свод будки представляет собой вогнутое звуковое зеркало, имеющее двоякое назначение: задерживать звуковые волны, идущие из уст суфлера в сторону публики, а кроме того, отражать эти волны по направлению к сцене.
Звуковые зеркала
Стена леса, высокий забор, строение, гора - всякая вообще преграда, отражающая эхо, есть не что иное, как зеркало для звука; она отражает звук так же, как плоское зеркало отражает свет.
Звуковые зеркала бывают не только плоские, но и кривые. Вогнутое звуковое зеркало действует как рефлектор: сосредоточивает «звуковые лучи» в своем фокусе.
Две глубокие тарелки дают возможность проделать любопытный опыт этого рода. Поставьте одну тарелку на стол и в нескольких сантиметрах от ее дна держите карманные часы. Другую тарелку держите у головы, близ уха, как изображено на рис. 151, Если положение часов, уха и тарелок найдено правильно (это удается после ряда проб), вы услышите тиканье часов, словно исходящее от той тарелки, которую вы держите у головы. Иллюзия усиливается, если закрыть глаза: тогда положительно нельзя определить по слуху, в какой руке часы - в правой или в левой.
Строители средневековых замков нередко создавали такие звуковые курьезы, помещая бюсты либо в фокусе вогнутого звукового зеркала, либо у конца говорной трубы, искусно скрытой в стене. На рис. 152, заимствованном из старинной книги XVI века, можно видеть эти хитроумные приспособления: потолок в форме свода направляет к губам бюста звуки, приносимые извне говорной трубой; огромные говорные трубы, замурованные в здании, приносят разнообразные звуки со двора к каменным бюстам, размещенным у стен одной из зал, и т. п. Посетителю такой галереи казалось, что мраморные бюсты шепчут, напевают и т. п.
Звук вместо мерной ленты
Знанием скорости распространения звука в воздухе можно иной раз пользоваться для измерения расстояния до недоступного предмета. Такой случай описан Жюлем Верном в романе «Путешествие к центру Земли». Во время подземных странствований два путешественника - профессор и его племянник - потеряли друг друга. Когда, наконец, им удалось издали обменяться голосами, между ними произошел такой разговор:
- «Дядя!- крикнул я (рассказ ведет племянник).
- Что, дитя мое? - услышал я спустя некоторое время.
- Прежде всего, как далеко мы друг от друга?
- Это не трудно узнать.
- Ваш хронометр цел?
- Возьмите его в руки. Произнесите мое имя и точно заметьте секунду, когда начнете говорить. Я повторю имя, как только звук дойдет до меня, и вы тоже заметьте момент, когда до вас дойдет мой ответ.
- Хорошо. Тогда половина времени, прошедшего между сигналами и ответом, покажет, сколько секунд употребляет звук, чтобы дойти до тебя. Ты готов?
- Внимание! Я произношу твое имя. Я приложил ухо к стене. Как только слово «Аксель» (имя рассказчика) достигло моего слуха, я немедленно повторил его и стал ждать.
- Сорок секунд,- сказал дядя,- следовательно, звук дошел до меня в 20 секунд. А так как звук проходит в секунду одну треть километра, то это отвечает расстоянию почти в семь километров».
Если вы хорошо поняли то, что рассказано в этом отрывке, вам легко будет самостоятельно решить такую задачу: я услышал свисток отдаленного паровоза спустя полторы секунды после того, как заметил белый дымок, которым был вызван этот звук; на каком расстоянии я находился от паровоза?
Как разыскивать эхо?
Никто его не видывал,
А слышать - всякий слыхивал,
Без тела, а живет оно,
Без языка - кричит.
Некрасов
Среди рассказов американского юмориста Марка Твена есть смешная выдумка о злоключениях коллекционера, возымевшего мысль составить себе коллекцию... чего бы вы думали? Эхо! Чудак неутомимо скупал все те участки земли, где воспроизводились многократные или чем-либо иным замечательные эхо.
Прежде всего, он купил эхо в штате Георгия, которое повторяло четыре раза, потом шестикратное в Мериленде, затем 13-кратное в Мэне. Следующей покупкой было 9-кратное эхо в Канзасе, дальнейшей - 12-кратное в Тенесси, дешево приобретенное, потому что нуждалось в ремонте: часть утеса обвалилась. Он думал, что его можно починить достройкой; но архитектор, который взялся за это дело, никогда еще не страивал эхо и потому испортил его в конец,- после обработки оно могло годиться разве лишь для приюта глухонемых...»
Это, конечно, шутка; однако замечательные многократные эхо существуют в различных, преимущественно горных, местностях земного шара, и некоторые издавна приобрели всесветную известность.
Перечислим несколько знаменитых эхо. В замке Вудсток в Англии эхо отчетливо повторяет,17 слогов.
Развалины замка Деренбург возле Гальберштадта давали 27-сложное эхо, которое, однако, умолкло с тех пор, как одна стена была взорвана. Скалы, раскинутые в форме круга возле Адерсбаха в Чехословакии, повторяют* в определенном месте, троекратно 7 слогов; нов нескольких шагах от этой точки даже звук выстрела не дает никакого эхо. Весьма многократное эхо наблюдалось в одном (ныне несуществующем) замке близ Милана: выстрел, произведенный из окна флигеля, повторялся эхом 40-50 раз, а громкое слово - раз 30.
Не так просто отыскать место, где эхо отчетливо слышно и один раз. У нас в Сощзе, впрочем, найти подобные места сравнительно легко. Есть много равнин, окруженных лесами, много полян в лесах; стоит громко крикнуть на такой поляне, чтобы от стены леса донеслось более или менее отчетливое эхо.
В горах эхо бывает разнообразнее, чем на равнинах, зато встречается гораздо реже. Услышать эхо в горной местности труднее, чем на окаймленной лесом равнине.
Вы сейчас поймете, почему это происходит. Эхо - не что иное, как возвращение звуковых волн, отразившихся от какого-либо препятствия; как и при отражении света, угол падения «звукового луча» равняется углу его отражения. (Звуковой луч - направление, но которому бегут звуковые волны).
Теперь вообразите, что вы находитесь у подножия горы, а препятствие, которое должно отразить звук, помещается выше вас, например в АВ. Легко видеть, что звуковые волны, распространяющиеся по линиям Са, СЬ, С c , отразившись, не достигнут вашего уха, а рассеются в пространстве по направлениям аа, bb, cc .
Другое дело, если вы поместитесь на уровне препятствия или даже чуть выше него. Звук, идущий вниз по направлениям Са, C b, возвратится к вам по ломаным линиям C ааС или С bb С, отразившись от почвы один или два раза. Углубление почвы между обоими пунктами еще более способствует отчетливости эхо, действуя как вогнутое зеркало. Напротив, если почва между точками С и В выпукла, эхо будет слабое и даже совсем не достигнет вашего уха: такая поверхность рассеивает лучи звука, как выпуклое зеркало.
Разыскивание эхо на неровной местности требует известной сноровки. Даже найдя благоприятное место, надо еще уметь эхо вызвать. Прежде всего, не следует помещаться чересчур близко к препятствию: надо, чтобы звук прошел достаточно длинный путь, иначе эхо вернется слишком рано и сольется с самим звуком. Зная, что звук проходит 340 м в секунду, легко понять, что, поместившись на расстоянии 85 м от препятствия, мы должны услышать эхо через полсекунды после звука.
Хотя эхо родит «на всякий звук свой отклик в воздухе пустом», но не на все звуки откликается оно одинаково отчетливо. Эхо не одинаково, «ревет ли зверь в лесу глухом, трубит ли рог, гремит ли гром, поет ли дева за холмом». Чем резче, отрывистее звук, тем эхо отчетливее. Лучше всего вызвать эхо хлопаньем в ладоши. Звук человеческого голоса для этого менее пригоден, особенно голос мужчины; высокие тона женских и детских голосов дают более отчетливое эхо.