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 дýше. 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.)

Человеческое ухо воспринимает звуки частотой от 20 до 20 000 Гц, но не все они музыкальны, и мы не способны однозначно присвоить многим из них ту или иную высоту. Аналогичным образом цветам в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра мы не можем дать четкого определения — в отличие от цветов, расположенных ближе к его середине. Рисунок выше иллюстрирует диапазоны музыкальных инструментов. Частота среднестатистического мужского голоса при разговоре — около 110 Гц, а женского — около 220 Гц. Гул люминесцентных ламп или неисправной проводки имеет частоту 60 Гц (это в Северной Америке, а в странах с другим стандартом напряжения, например в европейских, — около 50 Гц). Высокий звук голоса, которым певица разбивает бокал, может достигать частоты в 1000 Гц. Бокал трескается, потому что у него, как и у всех физических объектов, есть естественная частота колебаний. Соответствующий звук можно услышать, если слегка стукнуть пальцем по стенке бокала, а если он из хрусталя, то поводить по кромке мокрым пальцем. Когда голос певицы попадает в эту частоту, молекулы вещества, из которого сделан бокал, начинают колебаться, связи между ними становятся слабее — и бокал разбивается.

У стандартного фортепиано 88 клавиш. В редких случаях у него есть несколько дополнительных клавиш внизу, а у электронных пианино, органов и синтезаторов бывает по 20 или 24 клавиши, но это особые случаи. Самая низкая нота на стандартном фортепиано имеет частоту 27,5 Гц. Интересно, что примерно та же частота смены кадров представляет важный порог в зрительном восприятии. Если менять фотографии с такой скоростью, возникнет иллюзия движения. Кинофильм — это последовательность неподвижных изображений, которые показываются со скоростью 24 кадра в секунду, что превышает скорость восприятия зрительной системы человека. В 35-миллиметровом пленочном проекторе каждое изображение показывается на экране примерно в течение 1/48 секунды, а затем идет черный кадр той же длительности, поскольку между изображениями объектив закрывается. Мы воспринимаем происходящее на экране как плавное непрерывное движение, когда на самом деле нам ничего подобного не показывают. (В старых фильмах можно заметить мерцание, потому что изображения там менялись со скоростью 16–18 кадров в секунду — это ниже нашего порога восприятия, и потому мы замечаем разрывы.) Когда молекулы колеблются примерно с той же скоростью, мы слышим плавный непрерывный звук. Если в детстве вы вставляли игральные карты в спицы велосипедного колеса, то вот вам иллюстрация этого принципа: если колесо вращается медленно, вы слышите отдельные щелчки карты по каждой спице. А если разогнать его до определенной скорости, то щелчки сольются в один звук — непрерывное жужжание, которому можно подпевать, потому что у него есть определенная музыкальная высота.

Если сыграть на фортепиано самую низкую ноту, воздух будет колебаться с частотой 27,5 Гц, и большинство людей не услышит в звуке определенной музыкальной высоты — она проявляется ближе к середине клавиатуры. Многие не могут точно определить высоту самых низких и самых высоких нот на фортепианной клавиатуре. Композиторы это знают и либо используют такие ноты, либо избегают их в зависимости от того, чего пытаются достичь с точки зрения композиции и эмоциональной окраски произведения. Звуки с частотой выше самой высокой ноты на клавиатуре фортепиано, примерно от 6000 Гц, кажутся тонким свистом. Звуки выше 20 000 Гц многие люди вообще не слышат, а к 60 годам большинство уже не воспринимает колебания, частота которых превышает 15 000 Гц, из-за того что волосковые клетки во внутреннем ухе с возрастом становятся жестче. Так что, когда мы говорим о музыкальном диапазоне или о той части фортепианной клавиатуры, где мы лучше всего различаем высоту звука, мы имеем в виду примерно 3/4 всех нот, которые можно сыграть на фортепиано, — они имеют частоту примерно от 55 до 2000 Гц.

Высота звука — одно из основных средств для выражения музыкальной эмоции. Передать настроение, волнение, спокойствие, создать романтичное или тревожное чувство можно по-разному, но именно высота звука является решающим фактором. Всего одна высокая нота способна выразить беспокойство, а одна низкая — печаль. Из нескольких нот создаются еще более мощные музыкальные высказывания со множеством нюансов.

Мелодия определяется сочетанием и соотношением нот во времени. Большинство людей без труда распознают знакомую мелодию, даже если сыграть ее в более высокой или более низкой тональности. На самом деле у многих мелодий нет единственно верной начальной высоты — они свободно плавают в пространстве, и начать их можно с любого места. Песенка «Happy Birthday» («C днем рождения») — один из таких примеров. Мелодию можно рассматривать как абстрактный прототип, получающийся при определенном сочетании тональности, темпа, инструментовки и т. д. Когнитивный психолог сказал бы, что мелодия — это слуховой объект, который сохраняет свою идентичность, несмотря на изменения, подобно тому как сохраняет свою идентичность стул, когда его переставили в другую часть комнаты, перевернули или покрасили в красный цвет. Поэтому, если вы услышите знакомую песню на большей громкости, чем раньше, вы все равно узнаете ее и определите как ту же самую песню. То же относится и к изменению абсолютного значения высоты звука, если относительные интервалы между нотами в мелодии остаются прежними.

Понятие относительного значения высоты звука легко проиллюстрировать на примере того, как мы говорим. Когда вы спрашиваете кого-то, естественный тон вашего голоса повышается в конце предложения, сигнализируя о том, что это вопрос. Однако вы не пытаетесь соблюсти какую-то определенную высоту звука. Достаточно того, что тон в конце предложения выше, чем в начале. По крайней мере, так устроена вопросительная интонация в английском языке (в других языках интонационные конструкции могут быть иными, их нужно учить). В лингвистике это явление относят к просодическим средствам. Подобные общепринятые конструкции существуют и в музыке, написанной в западной традиции. Некоторые последовательности высот вызывают ощущение спокойствия, другие — возбуждения. Медленное, преимущественно ступенчатое нисходящее движение мелодии в композиции «Утро» из Сюиты № 1 Эдварда Грига к пьесе «Пер Гюнт» передает умиротворенность, а в «Танце Анитры» из той же сюиты хроматическое восходящее движение (со случайными и игриво нисходящими интервалами при общем повышении тона) создает ощущение большего действия. Восприятие этих ощущений мозгом основано на обучении, подобно тому как нам приходится запоминать, что повышение интонации означает вопрос. Мы все обладаем врожденной способностью усваивать языковые и эстетические особенности той культуры, в которой родились, а опыт взаимодействия с музыкой этой культуры формирует наши нейрональные связи таким образом, что в итоге мы запоминаем набор правил, общих для данной музыкальной традиции.

У разных инструментов разный диапазон доступной высоты звука. У фортепиано самый широкий диапазон по сравнению с другими инструментами, как мы уже видели на рисунке. Каждый из оставшихся инструментов охватывает определенное подмножество доступных нот, и это определяет выбор инструментов для передачи эмоций. Флейта-пикколо, с высоким пронзительным звуком, близким к голосу птицы, обычно вызывает легкое, радостное настроение, независимо от того, какие ноты на ней играют. Композиторы часто используют пикколо для создания веселой или воодушевляющей музыки, например, Джон Суза задействовал этот инструмент в своих маршах. Точно так же в сказке «Петя и Волк» Прокофьев с помощью флейты окрашивает персонаж птички, а валторной обозначает появление волка. Индивидуальный характер персонажей выражается в тембре различных инструментов, и у каждого из них свой лейтмотив — мелодическая фраза или фигура, сопровождающая появление идеи, персонажа или ситуации. (Особенно это касается вагнеровской музыкальной драмы.) Если композитор предпочитает грустные мелодии, он добавит партию для пикколо в свое произведение разве что ради иронии. Низкие, глубокие звуки тубы или контрабаса часто используются для передачи ощущения торжественности, весомости, силы притяжения.

Сколько всего значений у высоты звука? По сути, она представляет собой колебания молекул, а значит, технически значений может быть бесконечное множество. Назовите любую пару частот, и я высчитаю среднее значение между ними — звук с таким значением высоты теоретически может существовать. Однако не любое изменение частоты заметно изменит высоту звука, подобно тому как попавшая в рюкзак песчинка не сделает его заметно тяжелее. И не любые изменения частоты работают в музыке. Люди неодинаково восприимчивы к небольшим ее перепадам. Обучение развивает слух, но, вообще говоря, в большинстве культур интервалы существенно меньше полутона не используются в качестве основы для музыки, и лишь немногие слушатели способны точно уловить изменения высоты менее чем в 1/10 полутона.

Способность различать высоту звуков основана на физиологии и варьирует у разных животных. Как вообще получилось, что мы, люди, различаем ее? В базилярной мембране внутреннего уха есть волосковые клетки, чувствительные к колебаниям, и они реагируют на определенный диапазон частот. Они протянуты по всей мембране. Низкочастотные звуки возбуждают волосковые клетки на одном конце базилярной мембраны, звуки из среднего диапазона частот — в середине, а высокочастотные звуки — на другом ее конце. Можно представить, что на мембране есть карта различных высот, очень напоминающая клавиатуру фортепиано. Так как тоны распределены по всей поверхности мембраны, эта карта называется тонотипической.

Когда звук попадает в ухо, он проходит через базилярную мембрану, где в зависимости от его частоты активируются определенные волосковые клетки. Мембрана работает подобно фонарю с детектором движения, какие иногда устанавливают в садах. Определенная ее часть активируется и передает электрический сигнал в слуховую зону коры головного мозга. У той тоже есть тонотопическая карта — тоны располагаются на поверхности коры от низких к высоким, то есть разные области мозга реагируют на разные высоты. Высота звука настолько важна, что мозг представляет ее непосредственно. В отличие от большинства остальных характеристик звука, его высоту мы можем определить напрямую: введя в мозг человека электроды, мы могли бы понять, какой тон он слышит, наблюдая только за активностью мозга. Несмотря на то что музыка основана на соотношении тонов, а не на абсолютном значении высоты, парадоксальным образом именно на эти абсолютные значения мозг реагирует на всех стадиях обработки звуковой информации.

Непосредственное восприятие высоты звука настолько важно, что стоит это повторить. Если я вживлю электроды в зрительную кору вашего мозга (расположенную в его затылочной части и отвечающую за зрение), а потом покажу вам красный помидор, то ни одна группа нейронов не заставит соответствующие электроды покраснеть. А если я расположу электроды в вашей слуховой коре и сыграю чистую ноту с частотой 440 Гц, то у вас активируются нейроны, которые разряжаются именно с этой частотой, и электрод получит и передаст электрический сигнал с частотой 440 Гц. Можно сказать, в ухо влетело, из мозга вылетело!

Музыкальная гамма — лишь подмножество теоретически бесконечной последовательности значений высоты звука, и каждая культура обращается с ней или на основе исторической традиции, или несколько произвольно. Избранные тоны провозглашаются частью музыкальной системы. Названия нот можно увидеть на клавишах на рисунке. Сами эти названия — «ля», «си»[4], «до» (или «A», «B», «C») и т. д. — произвольные обозначения, которые мы ассоциируем с определенными частотами. В западной музыке, то есть музыке европейской традиции, существуют только «принятые» ноты. Большинство инструментов предназначены для воспроизведения исключительно этих звуков, а не других. (Инструменты вроде тромбона и виолончели — исключение, на них можно сыграть звуки, расположенные между нотами. Тромбонисты, виолончелисты, скрипачи и т. д. немало времени тратят на то, чтобы научиться различать на слух и точно воспроизводить те частоты, которые попадают в «принятые» ноты.) Промежуточные звуки считаются ошибочными («не попал в ноту»), если не используются для выразительности (когда краткий «фальшивый звук» воспроизводится намеренно для создания эмоционального напряжения) или при переходе от одной «принятой» ноты к другой.

Настройка инструмента предполагает точное совпадение исполняемой ноты со стандартом (камертоном, тюнером) или определенное отношение между двумя и более исполняемыми нотами. Музыканты в оркестре настраиваются перед выступлением, синхронизируя свои инструменты (которые естественным образом расстраиваются, потому что дерево, металл, струны и другие материалы расширяются или сжимаются при изменении температуры и влажности) со стандартной частотой, а иногда друг с другом. Опытные музыканты нередко изменяют частоту тонов во время игры для большей выразительности (конечно, так не делают с инструментами, у которых высота фиксированная, например с клавишными и ксилофонами). Умело сыгранная нота, звучащая чуть выше или ниже своей номинальной высоты, позволяет передать определенные эмоции. Опытные музыканты, которые вместе играют в ансамбле, тоже меняют высоту тона своих инструментов, чтобы те звучали гармоничнее с остальными, если один или несколько их коллег отойдут от стандартной настройки во время исполнения.

В западной музыке ноты обозначаются латинскими буквами от A до G либо названиями до — ре — ми — фа — соль — ля — си. Эту систему обыграли Роджерс и Хаммерстайн в песне «До-ре-ми» из мюзикла The Sound of Music («Звуки музыки»): «До — воробушка гнездо, ре — деревья во дворе…» Ноты расположены по возрастанию частоты звука: у ре частота больше, чем у до (то есть нота ре выше, чем до), у ми частота больше, чем у до и ре. После си снова идет нота до, но уже следующей октавы и т. д. Ноты соседних октав с одним и тем же названием отличаются друг от друга по частоте в два раза. У одной из нот с названием ля частота 110 Гц. Нота с частотой в два раза меньше — 55 Гц — тоже называется ля, и нота с частотой в два раза больше — 220 Гц — тоже ля. Если дальше удваивать значение, мы получим ноты ля с частотой 440 Гц, 880 Гц, 1760 Гц и т. д.

Это фундаментальное свойство музыки. Обратите внимание, что названия нот повторяются из-за феномена восприятия частот в два раза выше и в два раза ниже исходной. Когда мы увеличиваем или уменьшаем частоту вдвое, мы получаем ноту, удивительно похожую на ту, что звучала раньше. Такое соотношение частот, равное 2/1 или 1/2, и называется октавой. Это настолько важно, что, несмотря на огромные различия между музыкальными культурами — индийской, балийской, европейской, ближневосточной, китайской и т. д., — у каждой в основе музыки лежит октава, даже если у этой культуры больше нет почти ничего общего с другими. Таким образом, мы приходим к понятию круга в восприятии высоты тона, аналогичному понятию цветового круга. Несмотря на то что красный и фиолетовый цвета расположены на противоположных концах видимого спектра частот, в нашем восприятии они похожи. То же верно и в музыке, и часто в ней выделяют два измерения, одно из которых отвечает за увеличение частоты звука (и за то, почему звуки с большей частотой кажутся нам выше), а второе объясняет, почему мы всякий раз как бы «возвращаемся домой», когда частота удваивается.

Когда мужчина и женщина говорят в унисон, высота их голосов обычно отличается на октаву. Высота детской речи, как правило, на октаву или две выше, чем у взрослых. Первые две ноты мелодии Гарольда Арлена «Over the Rainbow» («Над радугой») из фильма «Волшебник cтраны Оз» составляют октаву. В песне «Hot Fun in the Summertime» («Жаркое летнее веселье») группы Sly and the Family Stone первую строчку куплета «Уходит весна, и снова она здесь» Слай и его бэк-вокалисты исполняют с интервалом в октаву. Когда мы повышаем частоту, играя последовательные ноты на инструменте, у нас возникает сильное ощущение, что при удвоении частоты мы возвращаемся «домой». Восприятие октавы настолько фундаментально, что даже некоторые виды животных, например обезьяны и кошки, воспринимают одну ноту из разных октав одинаково, подобно людям.

Интервал — это расстояние между двумя тонами. В западной музыке октава подразделяется на 12 логарифмически равноудаленных тонов. Интервал между ля и си (или между до и ре) считается целым шагом, или тоном. (Слово «тон» может вас запутать, потому что мы называем тоном любой музыкальный звук. Поэтому для обозначения интервала в один тон я иногда буду использовать термин шаг.) Минимальное расстояние между двумя звуками в западной системе, как мы это воспринимаем, делит шаг пополам: получается полушаг, или полутон, составляющий 1/12 октавы. (Здесь я использую слово полутон, потому что этот термин более распространен и у него нет других значений.)

Интервалы составляют основу мелодии, и они важнее фактической высоты нот. Воспринимая мелодию, мозг обрабатывает звуки относительно друг друга, а не по их абсолютной частоте, а значит, и мелодию мы воспринимаем по интервалам, а не по нотам, которые в ней есть. Четыре полутона всегда составляют интервал, который называется большой терцией, независимо от того, какая нота в нем первая — ля, соль-диез или любая другая. Посмотрите приведенную ниже таблицу интервалов в нашей (западной) музыкальной системе.

Таблицу можно было бы продолжить: 13 полутонов составят малую нону, 14 полутонов — большую нону и т. д., но эти названия обычно используют только эксперты. Чистая кварта и чистая квинта называются так потому, что в восприятии многих людей кажутся особенно благозвучными, и еще со времен древних греков эта особенность гаммы лежит в основе всей музыки. (Не бывает квинты «нечистой», просто так называется интервал.) Захотите ли вы использовать в музыке чистую кварту и квинту в каждой фразе или вообще от них откажетесь, не имеет значения, все равно они служат основой музыки как минимум 5000 лет.

Хотя ученые уже составили карту областей мозга, реагирующих на определенную высоту звука, до сих пор не удалось выявить нейрональную основу определения интервалов. Мы знаем, какие части коры реагируют на ноты до и ми, а какие — на фа и ля, но не знаем, как и почему мозг воспринимает оба интервала как большую терцию и какие нейронные сети отвечают за то, что эти интервалы кажутся одинаковыми. Должно быть, отношения между звуками мозг получает в результате вычислительных процессов, которые пока плохо понятны науке.

Если в октаве 12 наименований нот, то почему мы используем всего семь их названий (до, ре, ми и т. д.)? Можно предположить, что, раз музыкантов несколько столетий принуждали питаться только в помещениях для слуг, а входить в замок только через черный ход, они специально придумали такую систему, чтобы и остальные чувствовали себя в чем-то ущербными. У дополнительных пяти нот составные названия, например ми-бемоль или фа-диез (бемоль обозначается в нотной записи значком ♭, а диез — значком #). Нет никаких причин, по которым стоило так усложнять систему, однако мы имеем то, что имеем.

Система выглядит гораздо понятнее, если мы посмотрим на клавиатуру фортепиано. Там есть белые и черные клавиши, расположенные неравномерно: иногда две белые клавиши идут подряд, иногда между ними расположена черная. В нашем восприятии расстояние между двумя соседними клавишами, независимо от их цвета, всегда составляет полутон, а расстояние между клавишами через одну — целый тон, или шаг. Этот принцип относится ко многим инструментам, использующимся в западной музыкальной культуре. Расстояние между двумя соседними ладами на гитаре также составляет полутон, а открытие и закрытие соседних отверстий на деревянных духовых инструментах (например, на кларнете или гобое) изменяет высоту звука на тон или полутон.

Белые клавиши соответствуют нотам до, ре, ми, фа, соль, ля и си. У расположенных между ними черных — составные названия. Нота между ля и си называется либо «ля-диез», либо «си-бемоль», и обычно — за исключением дискуссий экспертов на тему музыкальной теории — эти два названия взаимозаменяемы. (На самом деле ту же ноту между ля и си можно было бы назвать «до-дубль-бемоль», а ноту ля — назвать «соль-дубль-диез», но это еще более оторванное от реальности использование названий.) «Диез» означает повышение, а «бемоль» — понижение. Си-бемоль — это нота на полутон ниже, чем си. Ля-диез на полутон выше, чем ля. В музыкальной системе, где ноты обозначаются латинскими буквами, ноту между ля и си можно обозначить как B♭ или A#.

Ноты с составными названиями никоим образом не стоит считать музыкальными гражданами второго сорта. Они так же важны, как и основные семь нот, и в некоторых песнях и некоторых гаммах используются исключительно они. Например, основной аккомпанемент к песне «Superstition» («Суеверие») Стиви Уандера исполняется только на черных клавишах фортепиано. Из 12 тонов, а также из их «братьев», отстоящих от них на одну или несколько октав, и строятся все мелодии в нашей культуре. Каждая песня, которую вы знаете, — от «Deck the Halls» («Зал украсьте») до «Hotel California» («Отель „Калифорния“»), от «Ba Ba Black Sheep» («Бе-бе, черная овечка») до основной темы сериала «Секс в большом городе» — состоит из определенного сочетания этих 12 нот в разных октавах.

Чтобы еще больше всех запутать, в англоязычных странах музыканты часто используют термины sharp («диез») и flat («бемоль») для указания на то, что кто-то не попадает в ноту. Если музыкант берет ноту выше, чем нужно (но недостаточно высоко для следующей ноты в гамме), то он ее завышает (и тогда говорят: sharp), а если ниже, чем нужно, то занижает (flat). Конечно, музыкант может промахнуться совсем чуть-чуть, и этого никто не заметит. Но, когда он ошибется на достаточно большую величину, скажем на четверть или половину расстояния между нужной нотой и следующей, большинство из нас услышит, что он сфальшивил. Это особенно очевидно, когда в ансамбле или оркестре более одного инструмента и неверная нота противоречит тому, что прямо сейчас играют другие музыканты.

Названия нот связаны с определенными значениями частоты колебаний. Наша современная система называется A440, или Ля-440, потому что нота, которую мы назвали «ля» и расположили в середине фортепианной клавиатуры, зафиксирована на частоте 440 Гц. Это значение выбрано совершенно произвольно. Мы могли закрепить за нотой ля любую другую частоту, например 439, 444, 424 или 314,159 Гц. К тому же во время Моцарта стандарты отличались от современных. Некоторые люди утверждают, что точность частоты влияет на общее впечатление от музыкального произведения и на звучание инструментов. Led Zeppelin часто настраивались не по стандарту A440, чтобы придать музыке необычное звучание и, возможно, чтобы связать ее с европейскими детскими народными песнями, вдохновившими их на многие композиции. Пуристы полагают, что барочную музыку нужно играть на старинных инструментах, потому что они звучат по-другому и созданы для исполнения произведений, написанных в другой музыкальной системе.

Мы можем зафиксировать высоту тонов как угодно, потому что музыку определяют отношения между ними, а не абсолютные значения частоты. Ничто не мешает вам выбрать абсолютные значения случайно, а вот разница между одной частотой и другой — и, следовательно, расстояние от одной ноты до другой в нашей музыкальной системе — вовсе не произвольна. Расстояние между любыми двумя соседними нотами кажется нам равным (но не обязательно его воспринимают так же другие живые существа). Разница в циклах колебаний в секунду (герцах) между двумя соседними нотами разная, но на слух кажется нам одинаковой. Как это может быть? Каждый такой интервал больше предыдущего приблизительно на 6 %. Наша слуховая система воспринимает и относительное, и пропорциональное изменение звука. Таким образом, каждый раз, когда частота колебаний возрастает на 6 %, у нас создается ощущение, что мы увеличили высоту звука так же, как и в предыдущем интервале.

Идея пропорционального изменения величины станет понятнее, если подумать о весе. Если вы ходите в тренажерный зал и хотите увеличить вес штанги, которую поднимаете, с 2 до 20 кг, то, добавляя по 2 кг в неделю, вы будете повышать его непропорционально. Когда вы неделю поднимали 2 кг, а потом взяли 4 кг, вы удвоили вес; если в следующий раз вы возьмете 6 кг, то увеличите вес в 1,5 раза. Пропорционального повышения веса — и пропорционального увеличения нагрузки на мышцы — можно добиться, если каждую неделю менять вес на определенный процент. Например, вы решили добавлять по 50 % в неделю. Тогда в первые семь дней вы будете поднимать 2 кг, потом — 3 кг, потом — 4,5 кг, потом — 6,75 кг, потом — 10,125 кг и т. д. Слуховая система устроена аналогично, и поэтому наша музыкальная гамма основана на пропорции: каждый тон на 6 % выше предыдущего, а когда мы 12 раз подряд повышаем шаг на 6 %, получается вдвое большая частота, чем у исходного тона (точная пропорция составляет

Эти 12 нот в нашей музыкальной системе называются хроматической гаммой. Любая гамма — просто набор музыкальных тонов, которые люди выбрали так, чтобы они отличались друг от друга на слух, и используют для построения мелодий.

В западной музыке мы редко используем в одной композиции сразу все ноты хроматической гаммы. Чаще для нее выбирается подмножество из семи (или реже из пяти) тонов. Каждое из таких подмножеств само по себе является гаммой, а тип гаммы, которую мы используем, сильно влияет на общее звучание мелодии и ее эмоциональную окраску. Наиболее распространенное подмножество из семи тонов, используемое в западной музыке, называется мажорной гаммой, или ионийским ладом (название отражает древнегреческое происхождение). Как и все гаммы, он может начинаться с любой из 12 нот, а определяют его мажорную природу интервалы между нотами. В мажорной гамме схема интервалов — расстояний между последовательными звуками по высоте — такая: тон, тон, полутон, тон, тон, тон, полутон.

В гамму до мажор (то есть начинающуюся с до) входят ноты до, ре, ми, фа, соль, ля, си и до следующей октавы, то есть все белые клавиши фортепиано. В остальных мажорных гаммах встречается одна или более черных клавиш, при этом схема интервалов остается неизменной. Начальная нота, или ступень, называется тоникой гаммы.

Особое расположение двух полутонов в схеме мажорной гаммы имеет решающее значение. Оно не только определяет гамму как мажорную и отличает ее звучание от других, но и служит важным компонентом музыкальных ожиданий. Эксперименты показали, что и маленькие дети, и взрослые лучше усваивают и запоминают мелодии, составленные из гамм с неравными расстояниями тонов, как, например, в мажорной гамме. Наличие двух полутонов и их особое расположение помогают опытному слушателю сориентироваться, в какой части гаммы находится тот или иной звук. Мы все прекрасно понимаем, слыша си в тональности до мажор, то есть когда ноты соответствуют мажорной гамме, начинающейся с до, что это седьмая нота (или ступень) в гамме и что она расположена на расстоянии в полутон от тоники, несмотря на то что большинство из нас не сможет назвать нот и, вероятно, даже не знают, что такое тоника и ступень гаммы. В течение всей жизни мы постепенно усваивали структуру этой и других гамм, просто слушая музыку и пассивно (без теоретической подготовки) ее воспринимая. Такое знание не является врожденным, оно приобретается с опытом. Точно так же нам не нужно изучать космологию, чтобы узнать, что солнце восходит каждое утро и заходит каждый вечер, — мы запомнили эти события, пассивно воспринимая их.

Различные последовательности интервалов величиной в тон и полутон служат основой и для других гамм, наиболее распространенная из которых (в нашей культуре) — минорная. Существует одна минорная гамма, где, как и в до мажоре, звучат только белые клавиши фортепиано, — это гамма ля минор. Ступени в ней такие: ля, си, до, ре, ми, фа, соль и ля следующей октавы. Так как здесь тот же набор нот, что и в до мажоре, но в другом порядке, ля минор и до мажор называют параллельными тональностями. Схема тонов и полутонов в миноре отличается от мажорной гаммы: тон, полутон, тон, тон, полутон, тон, тон. Обратите внимание, что полутона здесь расположены совсем не так, как в мажоре. В мажорной гамме один полутон стоит прямо перед тоникой и «возвращается» в нее, а другой полутон находится перед четвертой ступенью. В минорной гамме полутоны расположены перед третьей и шестой ступенями. В этой гамме тоже есть импульс, который стремится вернуться в тонику, но создающие его аккорды явно имеют другую звуковую и эмоциональную траекторию.

Теперь вы можете спросить: если в этих двух гаммах один и тот же набор нот, то как узнать, какую из них мы слышим? Если музыкант нажимает только на белые клавиши, как понять, играет он в ля миноре или в до мажоре? Ответ заключается в том, что наш мозг отслеживает, сколько раз звучат те или иные ноты, приходятся они на сильную долю или на слабую и какова их длительность. Основываясь на полученной информации, он делает вывод о том, какую тональность мы слышим. Это еще один пример того, на что способны многие из нас даже без музыкальной подготовки, без того, что в психологии называется декларативным знанием, то есть таким, о котором мы можем рассказать. Несмотря на отсутствие формального образования, люди понимают, в какой тональности композитор сочинил произведение и когда мелодия возвращается «домой», в тонику, а когда не возвращается. Проще всего заявить о тональности, много раз повторив тонику, причем громко и с большой длительностью. Неважно, что композитор считает, будто написал музыку в до мажоре. Если в его сочинении снова и снова повторяется нота ля, если звучит она громко и длительно, если композиция начинается с ля и ею же заканчивается и если нота до почти не встречается, слушатели, музыканты и музыкальные теоретики, вероятнее всего, решат, что произведение написано в ля миноре, даже если это противоречит намерениям композитора. В музыкальных тональностях, как и в случае со штрафами за превышение скорости, значение имеет наблюдаемое действие, а не намерение.

По причинам, в значительной степени обусловленным культурой, мы склонны ассоциировать мажорные гаммы со счастьем или триумфом, а минорные — с печалью или подавленностью. Некоторые исследователи предполагают, что такие ассоциации свойственны нам от рождения, но на самом деле они не являются универсальными в разных культурах, и этот факт указывает на то, что любую врожденную склонность можно преодолеть под воздействием конкретных культурных ассоциаций. Западная теория музыки признает три минорные гаммы, и у каждой из них свой оттенок. В блюзе обычно используется гамма из пяти нот (пентатоника) — подмножество минорной гаммы, а в китайской музыке пентатоника другая. В балете «Щелкунчик» Чайковский делает отсылки к арабской и китайской музыке, подбирает для этого гаммы, типичные для названных культур, так что, услышав всего несколько нот, мы переносимся на Восток. Чтобы придать блюзовый оттенок стандартной мелодии, Билли Холидей использовала блюзовую гамму, которую мы не привыкли слышать в классической музыке.

Композиторы знают об этих ассоциациях и используют их намеренно. Наш мозг тоже их знает, потому что всю жизнь воспринимает разные музыкальные идиомы, мелодии, гаммы, тексты и ассоциации между ними. Каждый раз, когда мы слышим новую для нашего слуха музыкальную последовательность, наш мозг пытается создать ассоциацию с помощью любых визуальных, слуховых и других сенсорных сигналов, которые ее сопровождают. Мы пытаемся окружить новые звуки контекстом и в итоге создаем в памяти связи между определенным набором нот и каким-то местом, временем или чередой событий. Ни один человек, посмотревший фильм Хичкока «Психо», больше не может слышать скрипки Бернарда Херрмана, не вспоминая ту сцену в душе. Любой, кто видел мультфильмы из серии «Веселые мелодии» студии Warner Bros., всякий раз вспомнит о персонаже, украдкой поднимающемся по лестнице, услышав пиццикато на скрипке, исполняющей восходящую мажорную гамму. Ассоциации настолько сильны (а гаммы — различимы), что бывает достаточно всего нескольких нот: первые три ноты «China Girl» («Китаяночка») Дэвида Боуи или «Богатырских ворот» Мусоргского из цикла пьес «Картинки с выставки» мгновенно оживляют в памяти богатый и чуждый нам музыкальный контекст.

Почти все вариации контекста и звука — следствия различного деления октавы, и практически во всех известных нам случаях она делится не более чем на 12 тонов. Несмотря на заявления, что в индийской и арабо-персидской музыке используется микрохроматика — гаммы с интервалами намного меньше полутона, тщательный анализ показывает, что в тех гаммах тоже 12 тонов или даже меньше, а остальное — лишь выразительные вариации, глиссандо (плавный переход от одного тона к другому) и краткие промежуточные ноты, напоминающие американскую блюзовую традицию слайда, скольжения между нотами для эмоциональной выразительности.

В любой гамме есть иерархия, согласно которой нотам отведены разные по важности роли. Некоторые из них более устойчивы, структурно значимы и звучат более законченно, нежели другие, благодаря чему мы по-разному ощущаем напряжение и разрешение каждой ноты. В мажорной гамме самый устойчивый тон — первая ступень, называемая тоникой. Иначе говоря, в такой гамме все остальные ноты словно «указывают» на тонику, причем с разным импульсом. С наибольшей силой это делает седьмая ступень (в до мажоре — си). С наименьшей силой на тонику «указывает» пятая ступень гаммы (в до мажоре это соль), и ее импульс кажется слабее других, потому что она воспринимается как относительно устойчивая нота. Можно сказать, что мы не чувствуем напряжения — неразрешенности, если песня заканчивается на пятой ступени. Теория музыки дает определение этой иерархии тонов. Кэрол Крумхансл и ее коллеги провели серию исследований, в ходе которых установили, что у обычных слушателей принципы этой иерархии усваиваются мозгом благодаря пассивному прослушиванию музыки и воздействию культурных норм. Исследовательница попросила испытуемых оценить, насколько те или иные тоны вписываются в гамму, которую она им сыграла, и из их субъективных суждений вывела теоретическую иерархию.

Аккорд — это группа из трех или более нот, звучащих одновременно. Обычно они берутся из одной гаммы таким образом, чтобы передать информацию о ней. Самый простой (тонический) аккорд строится на первой, третьей и пятой ступенях гаммы. Поскольку последовательность интервалов в тон и полутон различна для минорной и мажорной гамм, в аккордах, взятых из двух разных гамм, интервалы тоже разные. Если мы решим построить аккорд от ноты до на основе гаммы до мажор, нам придется взять ноты до, ми и соль. Если же мы возьмем за основу тональность до минор, то первой, третьей и пятой ступенями станут, соответственно, ноты до, ми-бемоль и соль. В приведенных примерах отличается третья ступень — ми превращается в ми-бемоль, — и благодаря ей аккорд становится минорным. Мы все можем на слух определить разницу между этими двумя аккордами, даже если не знаем их названий. Мы слышим, что мажорный аккорд звучит радостно, а минорный — грустно, или задумчиво, или даже экзотично. В самых простых песнях в жанрах рок и кантри аккорды только мажорные — это, например, «Johnny B. Goode» («Джонни Би Гуд»), «Blowin’ in the Wind» («Ответ витает в воздухе»), «Honky Tonk Women» («Распутные женщины») и «Mammas Don’t Let Your Babies Grow Up to Be Cowboys» («Мамы, не дайте своим малышам вырасти ковбоями»).

Минорные аккорды делают музыку более сложной: в песне «Light My Fire» («Зажги меня») группы The Doors куплеты играются в миноре: «You know that it would be untrue…» («Ты знаешь, это будет ложь…»), а припевы — в мажоре: «Come on baby, light my fire…» («Детка, ты зажги меня…»). В песне «Jolene» («Джолин») Долли Партон чередует минорные и мажорные аккорды для придания музыке меланхоличности. В песне «Do It Again» («Сделай это снова») из альбома Can’t Buy a Thrill («Волнение не купишь») группы Steely Dan используются только минорные аккорды.

Как и у нот в гамме, у аккордов есть своя иерархия устойчивости, которая зависит от контекста. Определенные последовательности аккордов существуют в каждой музыкальной традиции, и уже к пяти годам большинство детей усваивают правила того, какие последовательности аккордов типичны для их культуры. Они могут заметить отклонения от стандартных последовательностей так же легко, как смысловые ошибки в предложениях, например: «Пицца горячая, ее нельзя спать». Чтобы мозг был способен выполнить эту операцию, сети нейронов должны сформировать абстрактные представления о музыкальной структуре и правилах музыки, и они делают это автоматически, без нашего сознательного участия. Наш мозг максимально восприимчив, он впитывает все как губка, когда мы молоды, он жадно усваивает все звуки, какие только можно, сохраняя информацию о них в самой структуре связей между нейронами. С возрастом эти нейронные сети постепенно теряют пластичность, вот почему на глубоком нейрональном уровне становится все труднее усваивать новые музыкальные и даже лингвистические системы.

История с высотой звука становится немного сложнее, и в этом виновата физика. Однако усложнение порождает богатый спектр звуков, которые мы слышим в разных инструментах. У всех природных объектов в мире есть несколько видов колебаний. На самом деле струна фортепиано колеблется сразу на нескольких разных частотах. То же можно сказать и о колоколах, по которым ударяет язычок, о барабанах, в которые мы стучим руками, и о флейтах, в которые мы дуем: молекулы воздуха колеблются одновременно с несколькими скоростями, а не с какой-то одной.

Можно привести аналогию с несколькими типами движения Земли, которые происходят одновременно. Мы знаем, что Земля вращается вокруг своей оси и делает полный оборот за 24 часа, но еще она вращается вокруг Солнца и проходит всю орбиту за 365,25 дня, а вся Солнечная система вращается вместе с галактикой Млечный Путь. Несколько типов движения происходят одновременно. Еще одна аналогия — разные колебания, которые мы ощущаем, когда едем в поезде. Представьте, что сидите в вагоне, стоящем на станции, и двигатель локомотива выключен. На улице ветрено, и вы чувствуете, как вагон слегка раскачивается вперед-назад. Он движется с такой регулярностью, что частоту колебаний можно засечь на секундомере, и вы вычисляете, что он делает движение назад и вперед два раза в секунду. Затем машинист запускает двигатель локомотива, и через сиденье вы ощущаете колебания другого рода (их вызывают колебания самого двигателя — поршней и коленчатых валов, вращающихся с определенной скоростью). Когда поезд начинает движение, вы испытываете третье ощущение — удары колес каждый раз, когда они проходят стыки рельсов. Всего вы ощущаете несколько типов колебаний, и у всех разная скорость, или частота. Когда поезд движется, вы точно сознаете, что колебания есть. Но во время движения вам, скорее всего, будет трудно определить, сколько разных колебаний происходит в каждый конкретный момент и какова их частота. Впрочем, это можно выяснить при помощи специальных измерительных приборов.

Когда мы извлекаем звук из музыкального инструмента — фортепиано, флейты, а также ударных вроде барабанов и колокольчиков, — в нем одновременно происходит несколько различных типов колебаний. Когда вы слушаете на музыкальном инструменте одну ноту, на самом деле вы слышите очень много тонов одновременно. Большинство из нас этого не осознает, хотя кто-то учится различать их. Самый низкий звук считается основной частотой, а остальные в совокупности называются обертонами.

Напомню, что все объекты в мире способны колебаться на нескольких разных частотах одновременно. Удивительно, но эти частоты нередко бывают связаны друг с другом простым математическим соотношением — как целые числа, кратные друг другу. Если вы дернете струну и ее самая низкая частота составит 100 колебаний в секунду, остальные частоты будут равны 2 × 100 (200 Гц), 3 × 100 (300 Гц) и т. д. Если вы извлечете ноту на флейте или блок-флейте и вызовете колебания с частотой 310 Гц, дополнительные колебания возникнут с частотами в два, три, четыре раза больше и т. д.: 620 Гц, 930 Гц, 1240 Гц… Когда инструмент создает энергию на целых частотах, кратных друг другу, как в нашем примере, мы считаем его звук гармоническим, а энергию дополнительных колебаний называем обертоновым, или натуральным, звукорядом. У нас есть данные, что мозг реагирует на такие гармонические звуки синхронными нервными импульсами, — нейроны в слуховой коре, реагируя на каждый из компонентов звука, синхронизируют с ними частоту импульсов, которые передают друг другу, создавая нейронную основу для связи между этими звуками.

Мозг настолько чутко настраивается на обертоновый звукоряд, что, если мы услышим звук, в котором есть все компоненты, кроме основного тона, мозг сам достроит его. Этот феномен так и называется: достройка основного тона. Звук, состоящий из колебаний с частотами 100 Гц, 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц и 500 Гц, воспринимается как звук с частотой 100 Гц, то есть как его основной тон. Но если мы искусственно создадим звук с частотами 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц и 500 Гц (исключив основной тон), мы все равно воспримем его на слух как звук с частотой 100 Гц. Мы не можем принять его за звук с частотой 200 Гц, потому что наш мозг знает, что в натуральном звукоряде с основным тоном в 200 Гц должны быть обертоны с частотой 400 Гц, 600 Гц, 800 Гц и т. д. Мы можем обмануть мозг, воспроизведя звукоряд, в котором обертоны немного отклоняются от натурального звукоряда, например: 100 Гц, 210 Гц, 302 Гц, 405 Гц и т. д. В подобных случаях тон, который мы услышим, сместится от 100 Гц к среднему значению между тем, что мы на самом деле услышали, и натуральным звукорядом.

Когда я учился в аспирантуре, мой научный руководитель Майк Познер рассказал мне о работе аспиранта-биолога Петра Джанаты. Несмотря на то что Петр вырос не в Сан-Франциско, как я, у него были длинные густые волосы, которые он собирал в хвост, а еще он играл джаз и пиано-рок и носил варенку — словом, я нашел в нем настоящую родственную душу. Петр проводил эксперименты на совах-сипухах. Он помещал им электроды в нижнее двухолмие — часть слуховой системы, затем включал совам вальс Иоганна Штрауса «На прекрасном голубом Дунае», составленный из звуков, откуда был удален основной тон. Петр предположил, что если основной тон достраивается на ранних этапах слуховой обработки, то нейроны в нижнем двухолмии совы должны возбуждаться с частотой недостающего основного тона. И именно так и произошло. А поскольку электроды при каждом разряде нейронов подавали небольшой электрический импульс, Петр направил этот сигнал в небольшой усилитель и воспроизвел его в виде звука через динамик. То, что он услышал, было поразительно. Мелодия вальса «На прекрасном голубом Дунае» отчетливо звучала из колонки: ба-да-да-да-да ди-ди ди-ди. Мы услышали частоту разрядов нейронов, и она совпала с частотой недостающего основного тона. Мы узнали не только то, что обертоновый ряд воспринимается на ранних этапах обработки слуховой информации, но и то, что понятие о нем есть не только у человека, но и у совершенно других видов.

Можно представить себе инопланетян, у которых нет ушей или такого же слухового опыта, как у нас. Однако было бы трудно представить высокоразвитый вид, вообще не способный воспринимать колебания объектов. Везде, где есть атмосфера, есть и молекулы, которые колеблются в ответ на движение. И знание о том, производит ли шум тот или иной объект и движется ли он к нам или от нас, даже когда мы его не видим (например, потому что темно, или он незаметен для нашего зрения, или мы спим), очень ценно для выживания.

Поскольку большинство физических объектов заставляют молекулы колебаться одновременно в разных направлениях и поскольку у многих объектов числовые значения этих колебаний кратны друг другу, мы ожидаем услышать и ощутить обертоновый ряд везде: в Северной Америке, на Фиджи, на Марсе и на планетах, вращающихся вокруг Антареса. Любой организм, эволюционировавший в мире колеблющихся объектов, скорее всего — при условии, что он эволюционировал достаточно долго, — развил у себя в мозгу систему, которая обрабатывает эти закономерности. Поскольку высота звука — фундаментальное свойство идентичности объекта, мы ожидаем найти в мозгу рассматриваемого существа тонотопические карты, как в слуховой коре человека, а также увидеть синхронные разряды нейронов на ноты, находящиеся на интервале в октаву друг от друга и в иных гармонических отношениях. Именно так мозг (инопланетного или земного существа) понимает, что все звуки производит один и тот же объект.

Обертоны часто обозначаются цифрами: первый обертон — это первая частота вибрации выше основной, второй обертон — вторая частота вибрации выше основной и т. д. Поскольку физики любят описывать все слишком сложно, чтобы остальные ничего не поняли, существует и параллельная терминологическая система, где эти явления называются гармониками, и, как мне кажется, ее придумали специально для того, чтобы свести с ума студентов. Согласно этой терминологии, первая гармоника — основная частота звука, вторая соответствует первому обертону и т. д. Не все инструменты создают колебания на четко определенных частотах. Иногда, как, например, у фортепиано (поскольку оно своего рода ударный инструмент), обертоны могут быть почти кратны основной частоте, но не совсем точно, и как раз благодаря этому инструмент имеет такое характерное звучание. Ударные инструменты, колокольчики и другие подобные предметы — в зависимости от своего устройства и формы — нередко создают обертоны, частота которых не кратна основной частоте, и их называют негармоническими обертонами. Как правило, звучанию инструментов с негармоническими обертонами не хватает ясного ощущения высоты тона, которое мы ассоциируем с гармоническими инструментами, и нейрональная основа этого, вероятно, связана с отсутствием синхронного возбуждения нейронов. Однако высоту звука мы все равно воспринимаем и наиболее ясно слышим ее, когда исполняем на инструменте несколько негармонических нот подряд. Напевать под звук одной ноты, сыгранной на деревянной колоде или колокольчике, вероятно, не получится, а вот целую узнаваемую мелодию на них мы можем исполнить, потому что мозг фокусируется на переходе от одного набора обертонов к другому. Примерно то же происходит, когда мы слышим, как кто-то выстукивает мелодию пальцем по надутым щекам.

Флейта, скрипка, труба и фортепиано способны сыграть одну и ту же ноту — можно обозначить ее в нотной записи, и все инструменты сыграют ее с одинаковой основной частотой, а мы (скорее всего) услышим звук одной высоты. Но все эти инструменты звучат очень по-разному.

Их различие заключается в тембре — наиболее важном и значимом для выживания свойстве звуков. Тембр — это основная характеристика, отличающая рычание льва от мурлыкания кошки, раскаты грома от грохота океанских волн, голос нашего друга от голоса налогового инспектора, встречи с которым нам хотелось бы избежать. У людей настолько развита способность к различению тембров, что большинство из нас может распознавать сотни голосов. Основываясь на тембре голоса, мы даже определяем, счастлив или печален кто-то из наших близких, здоров он или простужен.

Тембр порождают обертоны. У разных материалов различная плотность. Если взять кусок металла и кусок древесины одинакового размера и поместить в пруд, то металл утонет, а дерево останется на плаву. Отчасти из-за плотности, а отчасти из-за размера и формы разные предметы издают разные звуки, если стукнуть по ним рукой. Представьте себе звук, который вы услышите, если постучите молотком (только аккуратно, пожалуйста!) по гитаре, — такой глухой, деревянный стук. А если постучите по чему-нибудь металлическому, например по саксофону, получится жестяной звон. Когда вы бьете по этим объектам, энергия, передающаяся от молотка, заставляет молекулы внутри них колебаться, танцевать на нескольких различных частотах, которые определяются материалом, размером и формой объекта. Если объект колеблется, скажем, на частоте 100 Гц, 200 Гц, 300 Гц, 400 Гц и т. д., интенсивность колебаний для каждой из этих гармоник не обязательно будет одна и та же, как правило, она разная.

Когда вы слышите, как саксофон играет звук с основной частотой в 220 Гц, на самом деле вы слышите больше одного тона. Другие тоны, которые вы слышите, кратны основной частоте: 440, 660, 880, 1100, 1320, 1540 и т. д. У этих разных тонов — обертонов — разная интенсивность, вот почему мы слышим их как звуки разной громкости. Особенно интересные громкости у обертонов саксофона, и именно они порождают его неповторимый тональный окрас, его неповторимое звучание — его тембр. Если сыграть ту же самую ноту (220 Гц) на скрипке, ее обертоны расположатся на тех же частотах, но громкость каждого из них будет отличаться от громкости других. У каждого инструмента уникальная система обертонов (например, у одного второй обертон громче, чем у другого, а пятый — тише). Практически все тональные вариации, слышимые нами, — то самое свойство, которое делает звук трубы трубным, а звук фортепиано фортепианным, — основаны на уникальном распределении громкости обертонов.

У каждого инструмента своя неповторимая система обертонов, подобная отпечатку пальца. Это сложная система, благодаря которой мы можем идентифицировать инструмент. Кларнеты, например, характеризуются относительно большим количеством энергии в нечетных гармониках — в три, пять, семь раз кратных основной частоте и т. д. (это следствие того, что кларнет закрыт с одного конца и открыт с другого). Трубы отличает относительно равномерное количество энергии как в нечетной, так и в четной гармониках (как и кларнет, труба закрыта с одного конца и открыта с другого, а мундштук и колокол сглаживают натуральный звукоряд). Скрипка, вогнутая посередине, будет давать в основном нечетные гармоники и, следовательно, звучать подобно кларнету. А если она вогнута на одной трети длины, то это подчеркивает третью гармонику и кратные ей: шестую, девятую, двенадцатую и т. д.

У трубы свой неповторимый тембральный отпечаток, который легко отличить от тембрального отпечатка скрипки, фортепиано и даже человеческого голоса. Большинство музыкантов различают и тембры разных труб — они звучат не одинаково, как и разные фортепиано и разные аккордеоны. Отличает одно фортепиано от другого различие тембральных профилей, но, конечно, оно не столь разительно, как различия между профилями фортепиано, клавесина, органа и трубы. Мастера-музыканты могут услышать разницу между скрипками Страдивари и Гварнери за одну-две ноты. Я очень отчетливо слышу разницу между своей акустической гитарой Martin 000-18 1956 года, Martin D-18 1973 года и Collings D2H 1996 года. Они звучат как разные инструменты, хотя все являются акустическими гитарами. Я бы никогда их не перепутал. Вот что такое тембр.

Естественные инструменты, то есть акустические инструменты, сделанные из природных материалов вроде дерева или металла, как правило, производят энергию на нескольких частотах одновременно как раз благодаря тому, что молекулы у них внутри колеблются на разных частотах. Предположим, что я изобрел инструмент, который, в отличие от всех известных нам традиционных инструментов, производит энергию только на одной частоте. Давайте назовем этот гипотетический инструмент генератором (потому что он генерирует тоны на определенных частотах). Если я создам целый ряд таких генераторов, я могу настроить каждый из них так, чтобы он воспроизводил одну определенную частоту, и частоты всего ряда генераторов будут соответствовать частотам серии обертонов конкретного инструмента, исполняющего определенную ноту. Банк генераторов воспроизводил бы звуки с частотами в 110, 220, 330, 440, 550 и 660 Гц, и у слушателя создавалось бы впечатление, что он слышит ноту на частоте 110 Гц, исполненную на определенном музыкальном инструменте. Кроме того, я мог бы контролировать амплитуду каждого из генераторов и настраивать каждый тон на определенную громкость, соответствующую профилю обертона естественного музыкального инструмента. Если бы я так сделал, то получившийся набор генераторов мог бы воспроизводить звучание кларнета, флейты или любого другого инструмента, которое я попытался бы воспроизвести.

Аддитивный синтез, подобный описанному выше подходу, позволяет задавать тембр музыкального инструмента путем сложения элементарных компонентов звука. Трубы многих органов, например в церквях, как раз позволяют поэкспериментировать с этой особенностью. На большинстве органов вы нажимаете клавишу (или педаль), которая посылает струю воздуха в металлическую трубу. Орган состоит из сотен труб разного размера, и все они, пропуская воздух, производят звуки различной высоты, соответствующей размеру трубы. Можно представить их как механические флейты, воздух в которые подается не дыханием человека, а электрическим двигателем. Звучание церковного органа — его особый тембр — следствие наличия энергии одновременно на нескольких частотах, как и в других инструментах. Каждая труба органа производит серию обертонов, и, когда вы нажимаете клавишу на клавиатуре органа, столб воздуха врывается одновременно в несколько труб, давая богатый спектр звуков. Когда мы играем ноту, звучит не только труба, колеблющаяся на основной частоте этой ноты, но и дополнительные трубы. Частота их колебаний либо кратна основной частоте нашей ноты, либо тесно связана с ней математически и гармонически.

Обычно органист контролирует, в какие из этих дополнительных труб он хочет подать воздух, с помощью рычагов, направляющих поток. Зная, что у кларнетов много энергии в нечетных гармониках обертонового ряда, опытный органист мог бы сымитировать звучание кларнета, открывая и закрывая отверстия таким образом, чтобы воссоздать обертоновый ряд этого инструмента. Взять немного 220 Гц, щедро приправить 330 Гц, добавить ложечку 440 Гц и полстакана 550 Гц, и — вуаля! — у нас готово убедительное факсимиле другого музыкального инструмента.

В конце 1950-х годов ученые стали экспериментировать с подобным синтезом различных тембров в компактных электронных устройствах, образовавших новое семейство музыкальных инструментов, в совокупности известных как синтезаторы. К 1960-м годам синтезаторы уже можно было услышать в песнях The Beatles «Here Comes the Sun» («А вот и солнце») и «Maxwell’s Silver Hammer» («Серебряный молоток Максвелла»), а также в альбоме Switched-On Bach («Включенный Бах») Венди Карлос. За ними последовали группы, которые все свое звучание выстраивали относительно синтезатора, например Pink Floyd и ELP.

Во многих синтезаторах использовался аддитивный синтез, который я описал выше, а в более поздних появились алгоритмы посложнее, например цифровой волновод (его изобрел Джулиус Смит из Стэнфорда) и частотно-модуляционный синтез, или FM-синтез (метод, предложенный Джоном Чоунингом, тоже из Стэнфорда). Однако простое копирование обертонового профиля хоть и позволяет создать подобие настоящего инструмента, дает довольно неубедительный звук. Тембр — нечто большее, чем обертоновый ряд. Исследователи до сих пор спорят о том, что означает это «большее», но их мнения сходятся в том, что, кроме обертонового профиля, тембр определяют еще два свойства, помогающие нам отличить один инструмент от другого: атака звука и изменяемость звука.

Стэнфордский университет располагается среди буколических пейзажей к югу от Сан-Франциско и к востоку от Тихого океана. На западе от него — холмы с пастбищами, а всего в часе езды на восток — плодородная Калифорнийская долина, где собирается значительная часть мирового урожая винограда, из которого делают изюм, а также хлопка, апельсинов и миндаля. К югу, недалеко от города Гилроя, раскинулись обширные поля чеснока. Там же, в южном направлении, находится Кастровиль, известный как «артишоковая столица мира» (как-то я внес предложение в Торговую палату Кастровиля переименовать город в «артишоковую сердцевину», но энтузиазма это не вызвало).

Стэнфорд стал вторым домом для специалистов по компьютерным наукам и инженеров, любящих музыку. Джон Чоунинг, хорошо известный композитор-авангардист, с 1970-х годов преподавал там на музыкальном факультете и был в числе новаторов того времени, использовавших компьютер для создания, хранения и воспроизведения звуков в своих сочинениях. Позднее Чоунинг основал в Стэнфорде Центр компьютерных исследований в музыке и акустике (на английском сокращенно CCRMA, мы произносили это как «Карма»). Чоунинг — очень приятный человек. Когда я учился в Стэнфорде, он порой клал руку мне на плечо и спрашивал, над чем я сейчас работаю. Возникало ощущение, что даже разговор со студентом он воспринимал как повод чему-нибудь научиться. В начале 1970-х годов, изучая возможности компьютера и синусоидальных волн — разновидности искусственных звуков, которые создаются компьютерами и используются в качестве строительных блоков для аддитивного синтеза, Чоунинг заметил, что, если менять частоту звуков прямо во время воспроизведения, они получаются музыкальными. Настроив параметры таким образом, он смог сымитировать тембры целого ряда музыкальных инструментов. Новый метод получил название частотно-модуляционного синтеза, или FM-синтеза, и начал использоваться в линейке синтезаторов Yamaha DX9 и DX7. Технология FM-синтеза произвела революцию в музыкальной индустрии с момента появления этих синтезаторов в 1983 году. FM-синтез сделал синтезирование музыки демократичным. До его появления эти инструменты были дорогими, громоздкими и трудными в управлении. Для создания новых звуков приходилось долго экспериментировать и что-то изобретать. А с технологией FM-синтеза у любого музыканта появилась возможность добиться убедительного звучания нажатием одной кнопки. Авторы песен и композиторы, которые не имели средств, чтобы нанять духовую секцию или целый оркестр, получили возможность экспериментировать со звуками. Композиторам и дирижерам стало удобнее пробовать разные аранжировки — без необходимости привлекать целый оркестр, чтобы послушать, что хорошо звучит, а что нет. Группы новой волны, такие как The Cars и The Pretenders, а также популярные исполнители вроде Стиви Уандера, Hall & Oates и Фила Коллинза начали широко использовать FM-синтез в своей музыке. Многое из того, что мы называем «звучанием восьмидесятых» в популярной музыке, обязано своей неповторимостью особому звучанию инструментов, использующих FM-синтез.

Когда эта технология получила распространение, у Чоунинга появился стабильный доход от авторских отчислений, и он смог сделать имя центру CCRMA и привлечь аспирантов и высококлассных преподавателей. Среди первых из множества известных фигур в электронной музыке и психологии музыки в CCRMA пришли Джон Пирс и Макс Мэтьюз. Пирс был вице-президентом по исследованиям в Лабораториях Белла в Нью-Джерси и руководил командой инженеров, которые собрали и запатентовали транзистор, — и именно он дал название новому устройству (от англ. TRANSfer resISTOR). У Пирса была выдающаяся карьера, ему также приписывают изобретение лампы бегущей волны и запуск первого телекоммуникационного спутника «Телстар». Еще он известен как писатель-фантаст: он писал под псевдонимом Дж. Дж. Каплинг. Пирсу удалось создать редкую для своей области и любой лаборатории исследовательскую среду, где ученым хотелось работать в полную силу и где их творчество высоко ценилось. В то время у Bell Telephone Company / AT&T была полная монополия на телефонную связь в США, и компания зарабатывала огромные деньги. Лаборатория стала чем-то вроде игровой площадки для самых талантливых изобретателей, инженеров и ученых Америки. В этой «песочнице» Пирс позволял своим работникам заниматься творчеством, не беспокоясь о конечном результате или о монетизации проектов. Пирс понимал, что настоящие инновации появляются только тогда, когда людям не нужно подвергать цензуре собственную работу и они могут свободно развивать свои идеи; немногим из их идей найдется практическое применение, и еще меньше будет тех, что станут реальными продуктами, но эти изобретения окажутся революционными, уникальными и потенциально прибыльными. В такой среде родился целый ряд инноваций, включая лазеры, цифровые компьютеры и операционную систему Unix.

Впервые я встретился с Пирсом в 1990 году, когда ему было уже восемьдесят и он читал лекции по психоакустике в «Карме». Несколько лет спустя, когда я получил докторскую степень и вернулся в Стэнфорд, мы с ним подружились и каждую среду вместе ужинали и обсуждали научные исследования. Однажды он попросил меня объяснить ему рок-н-ролл, который он не понимал и на который никогда не обращал внимания. Он знал о моей карьере в музыкальном бизнесе и потому спросил, могу ли я прийти к нему как-нибудь на ужин и поставить шесть песен, которые отражают все, что важно знать о рок-н-ролле. Шесть песен, чтобы узнать все о рок-н-ролле?! Я не был уверен даже в том, что смогу выбрать шесть песен из творчества одних только The Beatles, — что уж говорить обо всем жанре! Накануне встречи Пирс позвонил мне и сказал, что уже слышал Элвиса Пресли, так что его можно пропустить.

Вот что я принес к ужину:

— Литл Ричард — «Long Tall Sally» («Долговязая Салли»);

— The Beatles — «Roll Over Beethoven» («Посторонись, Бетховен»);

— Джими Хендрикс — «All Along the Watchtower» («Всегда на сторожевой башне»);

— Эрик Клэптон — «Wonderful Tonight» («Чудесный вечер»);

— Принс — «Little Red Corvette» («Маленький красный „корвет“»);

— Sex Pistols — «Anarchy in the U. K.» («Анархия в Соединенном Королевстве»).

В случае с парой песен выдающихся авторов пришлось выбирать из нескольких вариантов исполнения. Все композиции, которые я отобрал, были отличными, но даже сейчас мне хотелось бы внести в список кое-какие коррективы. Пирс слушал и то и дело спрашивал, кто эти люди, какие инструменты он слышит и почему они так звучат. В основном он говорил, что в музыке ему нравятся тембры. Сами песни и ритмы его не очень интересовали, а вот тембры он находил замечательными: новыми, незнакомыми и волнующими. Романтичная текучесть гитарного соло Клэптона в «Wonderful Tonight» в сочетании с мягкими податливыми барабанами. Абсолютная мощь и плотность кирпичной стены из гитар, басов и барабанов у Sex Pistols. Новым Пирсу показалось не только звучание перегруженной электрогитары. Само сочетание инструментов для создания единого целого — баса, барабанов, электрической и акустической гитар и вокала — вот чего он раньше не слышал. Пирс определял рок-музыку именно тембром. И это стало откровением для нас обоих.

Высота звуков, которые мы используем в музыке, — музыкальные тональности — практически не менялась со времен древних греков, за исключением развития — по сути, усовершенствования — темперированного строя во времена Баха. Возможно, рок-н-ролл — последняя ступень тысячелетней революции, позволившей чистым квартам и квинтам занять в музыке важное место, которое исторически принадлежало лишь октаве. Долгое время в западной музыке больше всего внимания уделялось высоте звука. Примерно за последние 200 лет важность приобрел еще и тембр. Стандартный компонент музыки любого жанра — повторение мелодии в исполнении разных инструментов, от Пятой симфонии Бетховена и «Болеро» Равеля до «Michelle» («Мишель») The Beatles и «All My Ex’s Live in Texas» («Все мои бывшие живут в Техасе») Джорджа Стрейта. Новые музыкальные инструменты изобретались для того, чтобы расширить палитру тембральных оттенков, которые композиторы могли бы использовать в своих творениях. Когда исполнитель кантри или популярной музыки замолкает и мелодию начинает играть какой-нибудь другой инструмент, даже не меняя ее, — само повторение с другим тембром кажется нам приятным.

•••

В 1950-х годах авангардный композитор Пьер Шеффер (фамилию нужно произносить с ударением на последний слог, изо всех сил имитируя французский акцент) провел ряд экспериментов, которые продемонстрировали важный атрибут тембра. Шеффер записал на магнитофонную ленту несколько оркестровых инструментов. Затем лезвием бритвы отрезал начало звуков. Самая первая часть звука, который производит музыкальный инструмент, называется атакой. Это звук начального удара, бренчания струны, натяжения или движения воздуха, благодаря которому инструмент начинает колебаться.

Движение, которое совершает наше тело, чтобы извлечь из инструмента звук, оказывает на него большое влияние. Но, как правило, эффект пропадает за первые несколько секунд. Почти все жесты, которые мы совершаем для извлечения звука, импульсивны — это короткие прерывистые всплески активности. При игре на ударных инструментах музыкант обычно теряет контакт с инструментом после первоначального всплеска. А при игре на духовых и смычковых инструментах музыкант остается в контакте с инструментом и после начального импульса — момента, когда поток воздуха начинает выходить изо рта, а смычок — прикасается к струне. Следующие воздушные потоки и движения смычка более плавны, непрерывны и менее импульсивны.

Когда в инструмент поступает энергия — в фазе атаки, — она возникает сразу на многих различных частотах, не связанных друг с другом отношением кратных друг другу чисел. Иначе говоря, в течение короткого периода после того, как мы ударим что-то, дунем, щипнем или иным образом извлечем звук, сам этот удар будет скорее шумным, чем музыкальным, больше похожим на звук молотка, бьющего по древесине, чем на звук того же молотка при ударе по колокольчику или струне фортепиано или на звук воздушного потока, несущегося по трубе. После атаки наступает более стабильная фаза, в которой музыкальный тон приобретает упорядоченный рисунок обертоновых частот, поскольку металл, дерево или другой материал, из которого сделан инструмент, начинает резонировать. Эта средняя часть музыкального тона является устойчивым состоянием — в большинстве случаев обертоновый профиль относительно стабилен, а инструмент в это время издает звук.

Когда Шеффер убрал из записи фазу атаки оркестровых инструментов, он прокрутил пленку задом наперед и обнаружил, что большинство людей даже не может идентифицировать инструмент. Без фазы атаки фортепиано и колокольчик перестают звучать как фортепиано и колокольчик, и издаваемые ими звуки кажутся удивительно одинаковыми. Если соединить запись фазы атаки одного инструмента с фазой устойчивого состояния другого, результаты могут быть разными. В некоторых случаях получается странный гибридный инструмент, больше напоминающий тот, от которого взяли фазу атаки, чем тот, чье устойчивое состояние мы слышим. Мишель Кастелленго и другие исследователи обнаружили, что таким образом можно создавать совершенно новые инструменты. Например, если соединить звучание скрипичного смычка с тоном флейты, получится звук, сильно напоминающий шарманку. Эти эксперименты доказывают важность фазы атаки.

Третья характеристика тембра — изменяемость звука, то, как он меняется после начала. У тарелок или гонга большая изменяемость — их звук сильно меняется с течением времени звучания, а у трубы она меньше — у этого инструмента тон более стабилен по мере развития звука. Кроме того, инструменты звучат по-разному в разных частях своего диапазона, то есть их тембр будет разным при исполнении высоких и низких нот. Когда Стинг доходит до вершины своего вокального диапазона в песне «Roxanne» («Роксана») группы The Police, его напряженный, пронзительный голос передает те эмоции, на которые не способен в нижней части регистра — ее мы слышим, например, в первой строчке композиции «Every Breath You Take» («За каждым твоим вдохом»), здесь звук более размеренный и тоскующий. В верхней части регистра голос Стинга исступленно умоляет нас, его голосовые связки напрягаются, а в нижней части мы слышим давнюю тупую боль, еще не достигшую критической точки.

Тембр — нечто гораздо большее, чем различие в звучании инструментов. Композиторы используют его как прием. Они специально подбирают музыкальные инструменты — и их сочетания — для выражения определенных эмоций, а также для передачи атмосферы или настроения. В сюите из балета «Щелкунчик» Чайковского почти комично звучит тембр фагота, открывающего «Китайский танец», а саксофон в композиции «Here’s That Rainy Day» («Сегодня дождливый день») в исполнении Стэна Гетца звучит чувственно. Стоит заменить фортепиано на электрогитары в песне «Satisfaction» («Удовлетворение») группы The Rolling Stones, и получится совершенно другой зверь. Равель использовал тембр как композиционный прием в «Болеро», снова и снова повторяя главную тему с разными тембрами. Он сделал это после того, как пережил повреждение мозга, нарушившее его способность слышать высоту звука. Когда мы думаем о Джими Хендриксе, то ярче всего вспоминаем тембр его электрогитар и его голоса.

Такие композиторы, как Скрябин и Равель, говорят о своих произведениях как о звуковых картинах, в которых ноты и мелодии эквивалентны форме, а тембр подобен цветам и оттенкам. Несколько популярных авторов — Стиви Уандер, Пол Саймон и Линдси Бакингем[5] — тоже описывали свои композиции как звуковые картины, в которых тембр играет роль, эквивалентную цвету в изобразительном искусстве, и отделяет мелодические формы друг от друга. Одна из черт, отличающих музыку от живописи, заключается в том, что музыка динамична и меняется во времени благодаря ритму и метру. Ритм и метр — вот сила, приводящая в движение практически всю музыку, и, вполне вероятно, они были самыми первыми элементами, которые наши предки использовали для создания протомузыки — нечто подобное мы по сей день слышим в игре на барабанах в ритуалах различных доиндустриальных культур. Как мне кажется, тембр сейчас находится в центре нашего понимания музыки, зато ритм гораздо дольше удерживает власть над слушателями.