Физика и музыка - Глеб Анфилов

К счастью, дело решали не поэты, а музыканты. Молоточковое фортепьяно благословили Бах, Моцарт, Бетховен, Мощность звука, богатство интонации открыли ему дорогу в большие залы — к широкой публике. И народу пришелся по вкусу прекрасный, неслыханный прежде звонкораскатистый голос, который то гремел громом, то затихал до тончайшего пианиссимо. На фортепьяно впервые зазвучала революционная «Марсельеза». Оно стало рабочим инструментом композиторов, поселилось в домах горожан. Начало быстро развиваться искусство фортепьянной игры. Великие пианисты, плеяду которых возглавил Ференц Лист, стали в один ряд с великими певцами и скрипачами.

И этот громкий успех каждодневно поддерживала работа музыкальных мастеров. Они дня не сидели сложа руки.

Сколько коллективных усилий соединила в себе современная фортепьянная механика!

Основанная Кристофори, она ныне отточена до мельчайших деталей. Почти неуловимые нюансы ударов по клавишам нынешний рояль в полной сохранности передает струнам. Он не «захлебнется» от самых дробных «тремоло» — повторений одного звука.

Замечательным событием было изобретение фортепьянных педалей, особенно правой, освобождающей струны от заглушающих демпферов. Протяжность созвучий, их сложение, обогащение аккордов, усиление, изменение тембра звука — вот как много дала одна только правая педаль!

Преобразилась и «струнная одежда» — стала прочнее и наряднее. Латунь получила отставку. Теперь струны делают из специальной стали и очень тщательно вырабатывают. Их стало больше, натяжение их увеличилось, ибо, сильно натянутые, они звучат гораздо лучше.

Как вы думаете, какое усилие развивают теперь все струны рояля? Двадцать тысяч килограммов! Старая деревянная рама от такого напряжения лопнула бы не задумываясь. Поэтому она усилена надежной чугунной конструкцией.

Расположены струны тоже по-другому: не одним рядом, как прежде, а двумя и даже тремя скрещивающимися. Это экономит место, сохраняя необходимую длину струп.

В первых же фортепьяно обновилась дека. По сравнению со старинной клавесинной она стала тоньше, прочнее, звонче. Моцарт в свое время восхищался, как ловко выделывал эту «гармоническую доску» фортепьянный мастер Штайн. «Изготовляя ее, — писал Моцарт, — он выставляет ее на воздух, на солнцепек, под дождь, под снег, всем чертям на расправу, для того чтобы доска растрескалась. Тогда с помощью пластинок и клея он наполняет трещины. Когда гармоническая доска так приготовлена, можно ручаться, что ей ничего не сделается».

В наши дни деке посвящены целые научные исследования. О ее материале, толщине, размерах, конфигурации ученые пишут диссертации. Еще бы, именно она — главная деталь звуковой системы рояля.

Некоторые мастера отваживались и на коренную переделку фортепьяно. Ставили его «на дыбы», соединяли пару инструментов в один, изобретали новые клавиатуры. Но столь серьезная ломка традиционного строения инструмента не увенчалась успехом. Исключение составляет только изобретенное в 1880 году и всюду понравившееся пианино. Для роялей же, даже весьма оригинальных — автоматических, электрифицированных, — по-прежнему основой служит испытанная временем система Кристофори. И через сто пятьдесят лет после смерти замечательного изобретателя на его родине, в Падуе, был наконец поставлен памятник этому выдающемуся человеку.

...Вот и окончилось наше путешествие в историю музыкальных инструментов — короткое и поверхностное, как у туристов, приехавших на неделю в большую страну. Но, пожалуй, главное мы успели рассмотреть — увидели, как тесно срослось развитие музыки с прогрессом музыкальной техники. Каждый новый инструмент появлялся в ответ на требования музыкантов и открывал новую страницу в искусстве музыки. Лютня, скрипка, орган, клавесин, фортепьяно — это целые эпохи в музыкальной истории Европы.

Мы убедились и в том, как долго и трудно пытливая человеческая мысль пробивалась к технике современного оркестра.

На первых порах люди не ведали даже, что такое звук, не знали, почему он возникает, по каким причинам меняется. Бездна времени уходила впустую, понапрасну терялась масса сил. Открытия совершались случайно, вслепую, на ощупь.

Но настал день, и на помощь музыке пришла наука.

ГЛАВА 2

КАК ПОЛУЧАЕТСЯ ЗВУК

Что крепче всего на свете? Что быстрее всего? Что слаще всего? Герои старинных сказок проявляют чудеса сообразительности, отгадывая такие загадки.

Читателям этой книжки тоже задается загадка: что мягче всего на свете?

Думаете, перина? Подушка? Нет, воздух.

Конечно же! Воздух податливее и мягче пуха. Лучшие матрацы — надувные.

Ну, а что на свете самое упругое?

Не пружины и не резинки, а все тот же воздух. Несмотря на свою мягкость, он чрезвычайно упруг. Не будь этого, вы не надували бы им свои мячи: они наотрез отказались бы прыгать, будто набитые ватой.

Упругость «сверхмягких» тел — газов — в свое время удивляла физиков и служила поводом для горячих споров. Недоумения разрешил Михаил Васильевич Ломоносов. Виновником оказалось беспорядочное движение газовых молекул. Бомбардируя стенку сосуда, вмещающего газ, они создают давление, которое упрямо борется со сжатием.

Итак, наш мир погружен в огромный упругий океан. И именно поэтому наш мир полон звуков.

Хлопком в ладоши вы быстро сжимаете воздух. Он благодаря своей упругости тут же расширяется и сдавливает соседние участки атмосферы. Те, сжавшись, в свою очередь, стремятся расшириться — и все дальше распространяется невидимая волна. А достигнув нашего уха, она ударяется о барабанную перепонку и создает ощущение, которое мы называем звуковым.

Словом, звук есть упругие волны, бегущие в воздухе. Это люди знают давным-давно. Еще две тысячи лет назад римский архитектор Витрувий так точно описал в своей книге распространение звука, что самый строгий из современных учителей физики поставил бы ему пятерку.

Но нас интересует не всякий звук, а только музыкальный. В чем его отличие?

Специалисты говорят: волчий вой и комариный писк — звуки музыкальные, а барабанный бой и стук кастаньет — просто шум.

Барабанщики, конечно, недовольны. Но ничего не поделаешь, такой уж приговор вынесла наука. К музыкальным звукам она отнесла те, которые обладают определенной высотой. И вместе с пением скрипки в эту поэтическую компанию затесался паровозный гудок.

Ну, а как звук становится музыкальным, как он приобретает высоту? Очень просто. Надо, чтобы упругие воздушные волны отправлялись в путь не беспорядочно, а строго «по расписанию». Если воздух пронизывается ровной грядой волн, бегущих друг за другом на равных расстояниях, то ухо слышит непрерывный звук определенной высоты. И чем чаше следуют одна за другой волны, чем они короче, тем тоньше звук. С повышением частоты он от самых низких восходит к самым высоким. О таком подъеме стоит рассказать особо,

СНИЗУ ДОВЕРХУ

Лет тридцать назад в одном из лондонских театров готовилась к постановке пьеса, действие которой по ходу спектакля переносилось в далекое прошлое. Режиссер хотел подчеркнуть необычайную обстановку оригинальным сценическим эффектом. Но каким? К переменам освещения все привыкли, музыка заглушила бы слова актера. И вот физик Роберт Вуд посоветовал использовать инфразвук — сверхнизкий звук, не слышимый человеком, но при достаточной силе создающий, как уверял Вуд, ощущение «таинственности».

Ученый собственноручно изготовил источник инфразвука— громадную органную трубу. И на очередной репетиции ее опробовали. «Последовал неожиданный эффект, — вспоминает журналист-очевидец, — вроде того, который предшествует землетрясению: задребезжали окна, зазвенели стеклянные люстры. Все старинное здание начало дрожать, ужас прокатился по залу. Пришли в смятение даже жители соседних домов».

Режиссер, понятно, испугался и распорядился, чтобы «такую-сякую» органную трубу немедленно выкинули.

Случай в лондонском театре — единственная попытка использовать инфразвуки в искусстве. Науке же они служат исправно. Есть приборы, способные чутко улавливать инфразвуки. С помощью таких аппаратов геофизики предсказывают штормы на море, изучают подземные толчки.

Наинизший из слышимых человеком музыкальных звуков имеет частоту 16 колебаний в секунду. Он извлекается органом. Но применяется не часто — слишком уж басовит. Разобрать и понять его трудно.

Зато 27 колебаний в секунду — тон вполне ясный для уха, хоть тоже редкий. Вы услышите его, нажав крайнюю левую клавишу рояля.

Следующий любопытный тон — 44 колебания в секунду, абсолютный «нижний» рекорд мужского баса, поставленный в XVIII веке певцом Каспаром Феспером. В наши дни такой звук берет англичанин Норман Аллин.