4. Штрих коды в воздухе
Мы найдем Куб Радуги
И в этом нет сомнений,
Но Дуга из догадок влюбленных
Пока еще ускользает.
Эмили Дикинсон (1894).
«On the air» [Прим. пер: буквально «В воздухе»], на современном английском, значит «по радио». Но радиоволны не имеют ничего общего с воздухом, их лучше рассматривать как невидимые световые волны с большими длинами волны. Волны воздуха может осмысленно означать только одно, и это звук. Эта глава о звуке и других медленных волнах, и как они тоже могут быть расплетены подобно радуге. Звуковые волны путешествуют почти миллион раз медленнее, чем световые (или радио) волны, немного быстрее Боинга 747, и медленнее Конкорда. В отличие от света и другого электромагнитного излучения, которое лучше распространяется сквозь вакуум, звуковые волны распространяются только в материальной среде, такой как воздух или вода. Это волны сжатия и разрежения среды. Для воздуха это означает волны увеличения, а затем уменьшения местного барометрического давления. Наши уши – маленькие барометры, способные отследить высокоскоростные ритмические изменения давления. Уши насекомых работают совершенно по другому. Чтобы понять различия, нужно сделать небольшое отступление, чтобы рассмотреть, чем является давление на самом деле.
Мы, чувствуем давление на нашей коже, когда помещаем руку над выходным отверстием велосипедного насоса, как упругий толчок. Фактически, давление – суммированные бомбардировки тысяч молекул воздуха, проносящихся со свистом в случайных направлениях (в отличие от ветра, когда молекулы преимущественно текут в одном особом направлении). Если Вы высоко держите руку на сильном ветру, Вы чувствуете эквивалент давления – бомбардировку молекул. Молекулы в ограниченном пространстве, скажем, внутри хорошо накачанной шины велосипеда, давят на стенки шины с силой, пропорциональной числу молекул в шине и температуре. При любой температуре выше, чем 273 °C (самая низкая температура, соответствующая полной неподвижности молекул), молекулы пребывают в непрерывном случайном движении, отскакивая друг от друга как бильярдные шары. Они отскакивают не только друг от друга, они отскакивают от внутренних стенок шины – и стенки шины «ощущают» это как давление. Как дополнительный эффект, чем более горяч воздух, тем быстрее мчатся молекулы (вот что такое температура), поэтому давление некоторого объема воздуха повышается, когда вы его нагреваете. К тому же, температура данного количества воздуха повышается, когда вы сжимаете его, то есть поднимаете давление, уменьшая объем.
Звуковые волны являются волнами колеблющегося местного изменения давления. Общее давление в, скажем, опечатанной комнате определяется числом молекул в комнате и температурой, а это число молекул остаётся неизменным в течение коротких периодов времени. В среднем, каждый кубический сантиметр в комнате будет иметь такое же число молекул, как и любой другой кубический сантиметр и, следовательно, такое же давление. Но это не отменяет локальных изменений давления. Кубический сантиметр А может испытывать мгновенное повышение давления за счёт кубического сантиметра Б, который временно пожертвовал тому несколько молекул. Повышенное давление в А приведёт к выталкиванию молекул обратно в Б и восстановлению баланса. В больших географических масштабах это то, чем являются ветра – потоки воздуха из областей с большим давлением в области с меньшим. В меньших масштабах также можно понять звуки, но они не являются ветрами, потому что они колеблются назад и вперёд очень быстро.
Если ударить по камертону в середине комнаты, вибрации потревожат ближайшие молекулы воздуха, заставляя их соударяться с соседними воздушными молекулами. Камертон вибрирует назад и вперёд на определённой частоте, вызывая волны возмущения, расходящиеся прочь во всех направлениях в виде серии расширяющихся оболочек. Каждый волновой фронт – это зона повышенного давления, с зоной пониженного давления идущей следом. Следующий волновой фронт наступает после интервала, заданного частотой, на которой вибрирует камертон. Если вы расположите маленький, очень быстродействующий барометр где угодно в комнате, игла барометра будет раскачиваться вверх и вниз при прохождении каждого волнового фронта. Частота на которой колеблется игла барометра и есть частота звука. Быстродействующий барометр это то, чем является ухо у позвоночных. Барабанная перепонка двигается внутрь и наружу под воздействием изменяющегося давления. Барабанная перепонка присоединена (через три маленькие косточки – знаменитые молоточек, наковальню и стремечко, изьятые в результате эволюции из костей рептилийной челюсти) к миниатюрной перевёрнутой арфе, называемой улитка. Как в арфе, «струны» улитки расположены вдоль сужающейся рамы. Струны у малого конца рамы вибрируют в унисон с высокими звуками, а те что у большого конца – вибрируют в унисон с низкими звуками. Нервы вдоль улитки картированы по порядку в мозгу, поэтому мозг может сказать, низкий или высокий звук заставляет колебаться барабанную перепонку.
Уши насекомых, в противоположность, не маленькие барометры, а маленькие флюгеры. В действительности они измеряют поток молекул, как ветер, хотя странный вид ветра, который путешествует только на короткие расстояния перед тем как изменить своё направление на обратное. Расширяющийся волновой фронт, который мы обнаруживаем как изменение в давлении, является также и волной движения молекул: движения в одну локальную область, когда давление повышается, и затем движение обратно из той области, когда давление понижается. В то время как мембрана в наших ушах барометрах натянута над замкнутым пространством, в ушах флюгерах насекомых мембрана натянута поверх отсека с дырой. В любом случае, он буквально выдувается назад и вперёд ритмичными обратными и прямыми движениями молекул.
Ощущать направление звука, поэтому – вторая натура насекомых. Любой дурак с флюгером сможет отличить северный ветер от восточного, и одно ухо насекомого может легко отличить северо южные колебания, от колебаний восточно западных. Направленность встроена в метод обнаружения звука насекомыми. Барометры не таковы. Повышение давления – это просто повышение давления, и не имеет значения с какого направления прибыли дополнительные молекулы. Поэтому мы, позвоночные с барометрическими ушами, должны вычислять направление звука, сравнивая сообщения от двух ушей, в значительной мере схоже с вычислениями нами цвета с помощью сравнивая сообщений от разных классов колбочек. Мозг сравнивает громкость на двух ушах и отдельно он сравнивает время появления звуков (особенно отрывистых звуков) на двух ушах. Некоторые виды звуков поддаются такому сравнению в меньшей мере, чем другие. Песня кузнечика имеет такой замысловатый мотив и ритм, что ушам позвоночных трудно определить направление, но самкам кузнечиков просто, с их ушами флюгерами, нацелится на него. Стрекот некоторых кузнечиков даже создаёт иллюзию, как минимум для моего мозга позвоночного, что (на самом деле неподвижный) кузнечик скачет вокруг, как прыгающая петарда.
Звуковые волны формируют спектр длин волн, аналогичный радуге. Звуковая радуга также может быть расплетена, поэтому возможно разобраться в звуках вообще. Также, как наше ощущение цвета – ярлыки, которые мозг лепит на свет различный длин волн, аналогичные внутренние ярлыки используются для звуков различной высоты. Но звук это нечто большее, чем просто высота тона, и поэтому здесь расплетение особенно уместно.
Камертон, или стеклянная гармоника (инструмент, обожаемый Моцартом, сделанный из стеклянных чаш, настраиваемых глубиной содержащейся в них воды, на котором играют, водя смоченным пальцем по ободу стакана) издает кристально чистый звук. Физики называют это синусоидальными волнами. Синусоидальные волны – простейший вид волн, нечто вроде теоретически идеальных волн. Плавная кривая проходящая вдоль верёвки, когда вы покачиваете один её конец вверх и вниз – более, или менее синусоидальная волна, хотя, конечно же, значительно меньшей частоты, чем звук. Большинство звуков не просто синусоидальные волны, а более заострённые и сложные, как мы увидим далее. В настоящий момент мы будем представлять себе камертон или стеклянную гармонику издающими плавные, криволинейные волны изменения давления, стремительно распространяющиеся от источника концентрически расширяющимися сферами. Барометрическое ухо, помещенное в одном месте, обнаруживает плавное увеличение давления, сопровождаемое плавным уменьшением, ритмичные колебания без изломов или виляний кривой. С каждым удвоением частоты (или уменьшением вдвое длины волны, что одно и то же) мы слышим переход на одну октаву. Очень низкие частоты, самые низкие тоны органа, содрогают наши тела и едва слышатся нашими ушами вообще. Самые высокие частоты не слышны людям (особенно пожилым людям), но слышны летучим мышам, и используются ими в форме эха, чтобы отыскать дорогу. Это одна из увлекательнейших историй во всем естествознании, но я посвятил ей целую главу в «Слепом Часовщике», поэтому воздержусь от искушения изложить ее.
За исключением камертонов и стеклянных гармоник, чистые синусоидальные волны – в значительной степени математическая абстракция. Реальные звуки представляют собой главным образом более сложные смеси, и они вполне вознаграждают расплетение. Наши мозги расплетают их на удивление легко и просто. Только с большим трудом наше математическое понимание догоняет то, что происходит, неумело и не полностью, что наши уши с детства без труда расплетали, а наши мозги сплетали снова.
Предположим, что мы извлекаем звук из одного камертона с частотой колебаний 440 циклов в секунду или 440 герц (Гц). Мы услышим чистый тон, ля первой октавы. Каково различие между ним и тем же ля, сыгранным на скрипке, кларнете, тем же ля, сыгранным на гобое, флейте? Ответ в том, что каждый инструмент примешивает волны, частоты которых представляют собой различные гармонические составляющие основной частоты. Любой инструмент, играя ля первой октавы, произведет большую часть своей звуковой энергии на основной частоте 440 гц, но будут добавлены следовые количества вибрации в 880 гц, 1320 гц и так далее. Их называют гармониками, хотя слово может сбивать с толку, так как «harmonies» [лады] – аккорды нескольких нот, которые мы слышим как различные. «Отдельная» нота трубы – фактически смесь гармоник, особая комбинация, служащая своего рода характерным признаком трубы, который отличает ее, скажем, от скрипки при игре «одной и той же» ноты (с различными, характерными для скрипки гармониками). Есть дополнительные сложности, которыми я буду пренебрегать, касающиеся начала звуков, например вмешательство губ в звуки трубы или визг, когда смычок скрипки ударяет по струне.
Если не касаться этих усложнений, то существует характерный тембр трубы (или скрипки, или чего бы то ни было) в продолжительной части ноты. Можно продемонстрировать, что то, что кажется единственным тоном конкретного инструмента является на самом деле заново переплетенной мозгом конструкцией, обобщающий синусоиды волн. Демонстрация работает следующим образом. Решив, какие синусоиды включаются, скажем, в звук трубы, выбираем соответствующие «камертонные» чистые тона и издаем их по одному. В течение краткого периода вы можете услышать отдельные ноты, как будто они действительно были аккордом из камертонов. Затем, как ни странно, они сливаются друг с другом, «камертоны» исчезают, и Вы слышите только то, что Китс назвал серебряными, ворчащими трубами, играющие ноту основной частоты. Другая комбинация штрихкода частот необходима, чтобы создать звук кларнета, и снова же, вы можете быстро отличить их как отдельные «камертоны», прежде чем мозг сфокусирует внимание на иллюзии одной «деревянной» ноты кларнета. Скрипка имеет свой собственный характерный штрихкод, и так далее.
Теперь, если Вы посмотрите на кривую волны давления, когда скрипка играет некоторую ноту, то, что Вы увидите, является сложной, волнистой линией, повторяющейся на основной частоте, но с наложенными на нее меньшими колебаниями более высокой частоты. Происходит то, что различные синусоиды, составляющие звуки скрипки, суммируются, чтобы создать сложную, волнистую линию. Можно составить компьютерную программу, чтобы разложить любой воспроизведенный сложный образец колебаний на составляющие его чистые волны, отдельные синусоиды, которые вы должны были бы суммировать, чтобы создать эту сложную картину. По видимому, когда вы слышите инструмент, вы выполняете нечто эквивалентное этому вычислению, сначала ухо расплетает составляющие синусоиды, затем мозг сплетает их снова вместе и дает им соответствующее обозначение: «труба», «гобой» или что бы там ни было.
Но наше неосознанное умение расплетать и сплетать еще более замечательно. Подумайте, что происходит, когда Вы слушаете целый оркестр. Представьте, что, накладываясь на сотню инструментов, ваш сосед на концерте шепчет Вам на ухо сведения из музыкальной критики, другие кашляют и, к сожалению, кто то позади Вас шелестит шоколадной оберткой. Все эти звуки одновременно колеблют Вашу барабанную перепонку, и они суммированы в одну очень сложную извивающуюся волну изменения давления. Мы знаем, что это одна волна, потому что весь оркестр и все посторонние шумы могут быть представлены в виде одного волнистого углубления на диске фонографа или одной колеблющейся дорожки магнитного вещества на ленте. Весь набор колебаний суммируется в одну волнистую линию на графике давления воздуха относительно времени, как отмечается вашей барабанной перепонкой. Удивительно, мозг умеет отделять шелест от шепота, кашель от стука двери, инструменты оркестра друг от друга. Такое мастерство расплетения и сплетения снова, или анализа и синтеза, почти немыслимо, но все мы делаем это легко и без раздумий. Летучие мыши производят еще большее впечатление, анализируя перемежающиеся раскаты эха, чтобы создать в своих мозгах подробные и быстро изменяющие трехмерные изображения мира, через который они летят, включая насекомых, которых они ловят на лету, и даже отделяют свое собственное эхо от эха других летучих мышей.
Математический метод разложения колеблющейся волны на синусоиды, которые могут затем быть снова суммированы, с воссозданием первоначальной волнистой линии, называют анализом Фурье, в честь французского математика девятнадцатого века Джозефа Фурье. Он работает не только для звуковых волн (более того, сам Фурье разработал метод для совсем другой цели), но и для любого процесса, который изменяется периодически, и это не обязательно должны быть высокоскоростные волны как звук, или сверхвысокоскоростные волны как свет. Мы можем представить себе анализ Фурье как математический метод, который удобен для расплетения «радуг», где колебания, составляющие спектр, медленны по сравнению со световыми колебаниями.
Переходя к действительно очень медленным колебаниям, я недавно видел на дороге в Национальном Парке Крюгер в Южной Африке волнистую влажную линию, которая следовала в направлении дороги и очевидно очерчивала некоторый сложный повторяющийся рисунок. Мой хозяин и опытный гид сказал мне, что это был след мочи самца слона во время гона. Когда взрослый слон входит в это любопытное состояние (возможно, слоновий аналог австралийского «бродяги»), он пускает мочу более или менее непрерывно, очевидно, в целях запахового мечения. Колеблющийся из стороны в сторону след мочи на дороге был, по видимому, произведен длинным пенисом, действующим как маятник (это была бы синусоида, если бы пенис был совершенным, ньютоновым маятником, которым он не является), взаимодействуя с более сложной периодичностью тяжелой четвероногой походки всего животного. Я взял фотографии со смутным намерением позже выполнить анализ Фурье. К сожаления, у меня на это не нашлось времени. Но теоретически это можно сделать. Рисунок сфотографированной линии мочи можно наложить на бумагу в клетку и перевести ее координаты в цифровую форму для закладки в компьютер. Компьютер может тогда выполнить современную версию вычислений Фурье и извлечь слагающие синусоиды. Есть более легкие (хотя не обязательно более надежные) способы измерить длину пениса слона, но это было бы забавно сделать, и сам барон Фурье, конечно, восхищался бы таким неожиданным использованием его математики. Нет причины, почему след мочи не мог бы фоссилизировать, подобно следам ног и отпечаткам червей, в этом случае мы могли бы в принципе использовать анализ Фурье, чтобы измерить длину пениса вымершего мастодонта или шерстистого мамонта, исходя из косвенного свидетельства следа его мочи в период гона.
Пенис слона раскачивается с намного меньшей частотой, чем звук (хотя в одном и том же диапазоне, что и звук, если сравнивать его с крайне высокими частотами света). Природа преподносит нам другие периодические колебания, опять же, намного более низкой частоты, с длинами волны, измеряемыми в годах или даже миллионах лет. Некоторые из них были подвергнуты аналогу анализа Фурье, включая циклы популяций животных. С 1736 года компания Hudson's Bay вела учет шкур, доставленных канадскими охотниками за мехом. Выдающийся оксфордский эколог Чарльз Элтон (1900–1991), нанятый компанией в качестве консультанта, понял, что эти отчеты могли обеспечить данные о переменных популяциях зайцев беляков, рысей и других млекопитающих, преследуемых пушным промыслом. Их число возрастает и падает в сложных комбинациях ритмов, которые подверглись обширному анализу. Среди длин волн, которые были выделены благодаря этим анализам, заметна длина волны приблизительно четырехлетней периодичности, и другая, приблизительно 11 летняя. Одна гипотеза, которая была предложена для объяснения четырехлетних ритмов, представляет собой взаимодействие с задержкой по времени между хищниками и добычей (изобилие добычи питает полчища хищников, которые затем почти истребляют добычу; это, в свою очередь, лишает хищников пищи, затем последовательное снижение популяции хищников делает возможным новый бум в популяции добычи, и так далее). Что касается более длинного, 11 летнего ритма, возможно, самое интригующее предположение связывает его с действием солнечных пятен, которые, как известно, изменяются приблизительно в 11 летнем цикле. То, как солнечные пятна влияют на популяции животных, открыто для обсуждения. Возможно они изменяют погоду Земли, которая влияет на обилие растительной пищи.
Везде, где Вы обнаруживаете периодические циклы с очень продолжительными длинами волны, они, вероятно, будут иметь астрономическое происхождение. Они происходят от факта, что астрономические объекты часто вращаются на своей собственной оси, или следуют повторяющимися орбитами вокруг других астрономических объектов. Двадцатичетырехчасовые ритмы активности проникают почти во все мелкие детали живых тел на этой планете. Конечная причина – вращение земли вокруг своей оси, но животные многих видов, включая человека, будучи изолированными от прямого контакта с днем и ночью, продолжают цикл с ритмом около 24 часов, показывая, что они усвоили ритм, и могут свободно соблюдать его даже в отсутствие внешнего стимулятора. Лунный 28 дневный цикл – другая значительная выраженная компонента в комбинации волн в функциях тела многих существ, особенно морских. Луна оказывает свое циклическое влияние через последовательность высоких и низких приливов. Орбитальный цикл Земли, немного более 365 дней, вносит свои, более медленные колебания в сумму Фурье, проявляясь через периоды размножения, сезоны миграций, схемы линьки и выращивания зимней шерсти.
Возможно, волна наибольшей длины, прослеженная благодаря расплетению биологических ритмов – предполагаемый 26 миллионолетний цикл массовых вымираний. Согласно оценкам экспертов по окаменелостям, более чем 99 процентов когда либо живших видов вымерли. К счастью, частота вымираний на протяжении длительного времени примерно уравновешивается частотой, с которой новые виды формируются за счет разветвления существующих. Но это не означает, что они остаются постоянными в течение более коротких периодов. Ничего подобного. Частота вымираний колеблется повсеместно, также как и частота, с которой появляются новые виды. Есть плохие времена, когда виды вымирают, и хорошие времена, когда они расцветают. Вероятно, наиболее тяжелые времена, самого разрушительного Армагеддона, выдались в конце Пермской эры, четверть миллиарда лет назад. Приблизительно 90 процентов всех видов вымерли в то ужасное время, включая многих сухопутных рептилий, подобных млекопитающим. Фауна Земли, в конечном счете, восполнила потерянное на этой опустошенной сцене, но совсем другим составом участников: на суше динозавры примерили гардероб костюмов, оставленных погибшими подобными млекопитающим рептилиями. Следующее наибольшее массовое вымирание – и самое знаменитое – известное Меловое вымирание 65 миллионов лет назад, в котором все динозавры, и многие другие виды с ними, и на суше, и в море, были уничтожены, мгновенно, насколько об этом может рассказать ископаемая летопись. В случае Мелового вымирания, возможно, исчезли 50 процентов всех видов, не столько, сколько в Пермском, но все же это было страшной глобальной трагедией. Снова опустошенная фауна нашей планеты восстановилась, и здесь мы, млекопитающие, произошли из нескольких удачливых форм, сохранившихся от некогда богатой фауны рептилий, подобных млекопитающим. Теперь мы, вместе с птицами, заполняем промежутки, оставленные погибшими динозаврами. По видимому, до следующего большого вымирания.
Было много эпизодов массовых вымираний, не столь губительных как Пермские и Меловые события, но все же заметных в летописях пород. Статистические палеонтологи собрали данные о численностях ископаемых видов по возрастам и ввели их в компьютеры, чтобы выполнить анализ Фурье и извлечь такие ритмы, какие они смогут выявить, как будто прислушиваясь к порханию нелепо глубоких нот органа. Доминирующей ритм, который, как заявляется, выявлен (хотя это и спорно) имеет периодичность около 26 миллионов лет. Что могло вызвать ритмы вымирания с такой страшно длинной длиной волны? Вероятно, только астрономический цикл.
Накапливаются данные, что Меловая катастрофа была вызвана прямым попаданием в нашу планету большого астероида или кометы размером с гору, движущейся со скоростью в десятки тысяч миль в час, вероятно, где нибудь поблизости того, что мы теперь называем полуостровом Юкатан в Мексиканском заливе. Астероиды носятся вокруг Солнца в поясе, находящемся внутри орбиты Юпитера. сть множество астероидов за ее пределами – маленькие попадают в нас все время – и некоторые из них достаточно большие, чтобы вызвать катастрофические вымирания, если попадут в нас. Кометы имеют большие, эксцентрические орбиты вокруг Солнца, главным образом далеко за пределами того, что мы традиционно представляем себе как солнечную систему, но иногда появляясь внутри, как комета Галлея каждые 76 лет и комета Хейла Боппа приблизительно каждые 4 000 лет. Возможно, Пермское событие было вызвано попаданием еще большей кометы, чем Меловое. Возможно, предполагаемый 26 миллионолетний цикл массовых вымираний вызван периодическим повышением частоты попаданий комет. Но почему кометы должны с большей вероятностью поражать нас каждые 26 миллионов лет? Здесь мы пускаемся в глубокие предположения. Высказывалось предположение, что Солнце имеет сестринскую звезду, и обе вращаются друг вокруг друга с периодичностью приблизительно 26 миллионов лет. Этот гипотетический партнер, которого никогда не видели, но которому, однако, дали драматическое имя Немезида, [якобы] проходит, один раз за орбитальное вращение, через так называемое Облако Оорта – пояс, возможно, триллиона комет, который движется вокруг Солнца за пределами планет. Если Немезида прошла близко от Облака Оорта или через него, вероятно, что это нарушило бы ход комет и могло бы увеличить вероятность поразить Землю одной из них. Если бы это все случилось – а цепь рассуждений по общему признанию непрочна – это могло бы объяснить 26 миллионолетнюю периодичность массовых вымираний, которую, как некоторые думают, демонстрирует ископаемая летопись. Приятная мысль – что математическое расплетение зашумленного спектра вымираний животных могло быть единственным имеющимся у нас средством обнаружения иначе неизвестной звезды.
Начиная с крайне высоких частот света и других электромагнитных волн, мы прошли, через промежуточные частоты звука и качающегося пениса слона, к крайне низким частотам и предполагаемой 26 миллионолетней длине волны массовых вымираний. Давайте вернемся к звуку, а именно к искусству, венчающему человеческий мозг, сплетению и расплетению звуков речи. Голосовые «связки» на самом деле представляет собой пару мембран, вибрирующих вместе, в процессе дыхания, как пара язычков деревянной свирели. Согласные издаются как более или менее взрывные прерывания потока воздуха, вызванные закрыванием и смыканием губ, зубов, языка и задней поверхности горла. Гласные отличаются в той же мере, как трубы отличаются от гобоев. Мы издаем различные гласные звуки, пожалуй как трубач перемещает сурдинку внутрь и наружу, чтобы сместить преобладающие синусоиды, составляющие сложный звук. Различные гласные имеют различные комбинации гармоник основной частоты. Сама основная частота, конечно, ниже для мужчин, чем для женщин и детей, и все же мужские гласные звучат схоже с соответствующими женскими гласными из за картины гармоник. Каждый гласный звук имеет свою собственную характерную картину полос частот, снова же как штрихкоды. В исследовании речи полосы штрихкода называют «формантами».
Любой язык, или диалект языка, имеет определенный перечень гласных звуков, и каждый из этих гласных звуков имеет свой собственный штрихкод форманты. Другие языки, и различные говоры в языках, имеют другие гласные звуки, которые произносят, держа рот и язык в промежуточных положениях, снова же как трубач располагает сурдинку в раструбе инструмента. Теоретически существует непрерывный спектр гласных звуков. Любой язык использует подходящий набор, прерывистый репертуар, выбранный из непрерывного спектра доступных гласных. Различные языки выбирают различные точки вдоль спектра.
Гласная во французском tu и немецком uber, которая не встречается в английском языке (моей версии) – приблизительно промежуточная между oo и ee. Не имеет большого значения, какие ориентиры вдоль спектра доступных гласных выбраны языком, коль скоро они разнесены достаточно далеко, чтобы избежать двусмысленности в этом языке.
С согласными сложнее, но есть схожий диапазон согласных штрихкодов, и есть современные языки, использующие ограниченное подмножество от имеющихся согласных. Некоторые языки используют звуки, далекие от спектра большинства языков, например щелчки некоторых южноафриканских языков. Как и с гласными, различные языки разделяют доступный репертуар по разному. В некоторых языках индийского субконтинента есть зубной звук, промежуточный между английскими «d» и «t». Французское твердое «c», как в comme – промежуточное между английским твердым «c» и твердым «g» (а «o» промежуточное между английскими гласными в cod и cud). Язык, губы и голос могут быть смодулированы, чтобы издавать почти бесконечное разнообразие согласных и гласных. Когда штрихкоды структурированы во времени, формируя фонемы, слоги, слова и предложения, то диапазон идей, которые могут быть переданы, неограничен.
Что еще более странно, вещи, которые могут быть переданы включают в себя изображения, идеи, чувства, любовь и ликование – вещи такого рода, которые Китс делает столь возвышенно.
И в сердце – боль, и в голове – туман,
Оцепененье чувств или испуг,
Как будто сонный выпил я дурман
И в волнах Леты захлебнулся вдруг.
Но нет, не зависть низкая во мне –
Я слишком счастлив счастием твоим,
Вечерних рощ таинственный Орфей!
В певучей глубине
Ветвей сплетенных и густых теней
Ты славишь лето горлом золотым!
«Ода Соловью» (1820)(Перевод Григория Кружкова:)
Прочитайте эти слова вслух, и образ проникнет в Ваши мысли, как будто Вы действительно одурманены песней соловья в покрытом листвой летнем буковом лесу. На одном уровне это все сделано благодаря картине волн давления воздуха, картине, богатство которой сначала расплетается на синусоиды в ухе, а затем повторно сплетается в мозге, чтобы восстановить образы и эмоции. Что еще более странно, картина может быть математически разобрана на поток чисел, но сохранит ее способность переносить образ и будоражить воображение. Когда выпускают лазерный диск (CD), скажем, «Страсти по Матфею», возрастающая и спадающая волна давления, со всеми ее виляниями и изгибами, дискретизируется через короткие интервалы и преобразуется в цифровые данные. Цифры могли бы, в принципе, быть напечатаны в виде унылых, черно белых нулей и единиц на стопках бумаги. И все же числа сохраняют способность, если преобразуются обратно в волны давления, доводить слушателя до слез.
Китс, возможно, не подразумевал это буквально, но идея песни соловья, действующая в качестве препарата, не совсем притянута за уши. Рассмотрим, что она выполняет в природе, и что естественный отбор сформировал, чтобы она работала. Самцам соловья нужно влиять на поведение самок и других самцов.
Некоторые орнитологи думают о песне как о передаче информации: «Я – самец вида Luscinia megarhynckos, в состоянии размножения, с территорией, гормонально подготовлен спариваться и строить гнездо.» Да, песня действительно содержит эту информацию, в том смысле, что самка, которая действует исходя из предположения, что она верна, могла бы из этого извлечь выгоду. Но другой способ смотреть на это всегда казался мне более ярким. Песня не информирует самку, а управляет ею. Песня не столько изменяет то, что самка знает, сколько меняет внутреннее физиологическое состояние ее мозга. Она действует как препарат.
Есть экспериментальные данные измерений уровня гормонов самок голубей и канареек, так же как их поведения, говорящие, что состояние половой системы самок подвергается прямому влиянию вокализации самцов, когда эти эффекты были проинтегрированы за период несколько дней. Звуки, издаваемые кенаром, устремляются через уши самки в ее мозг, где они оказывают влияние, неотличимое от того, которое экспериментатор может обеспечить шприцем для подкожных инъекций. «Препарат» самца входит в самку через входные ворота ее ушей, а не через подкожное впрыскивание, но это различие не кажется особо показательным.
Идея, что пение птиц является акустическим наркотиком, становится еще правдоподобнее, если вы посмотрите, как оно развивается в течение жизни особи. Как правило, молодой самец певчей птицы учится петь с помощью упражнений: подбирая фрагменты пробной песни в сопоставлении с «шаблоном» в его мозге, заранее запрограмированным понятием того, на что «должна» быть похожа песня его вида. У некоторых видов, таких как американский певчий воробей, шаблон встроен, запрограммирован генами. У других видов, таких как белоголовая воробьиная овсянка или европейский зяблик, он почерпывается из «звукозаписи» песни другого самца, сделанной в начале жизни молодого самца благодаря слушанию взрослого. Откуда бы ни происходил шаблон, молодой самец учится петь таким образом, чтобы ему соответствовать.
Это, по крайней мере, один из способов рассуждать о том, что происходит, когда молодая птица совершенствует свою песню. Но представьте это иначе. Песня предназначена прежде всего, чтобы оказать сильное воздействие на нервную систему другого представителя вида, либо предполагаемого партнера, либо возможного конкурента за территорию, которого нужно отпугнуть. Но сама молодая птица – представитель своего собственного вида. Ее мозг – типичный мозг этого вида. Звук, эффективный в пробуждении его собственных эмоций, вероятно, будет столь же эффективен в возбуждении самок того же вида. Вместо того, чтобы говорить, что молодой самец старается создать свою тренировочную песню, чтобы «соответствовать» встроенному «шаблону», мы могли бы представить его как практикующегося на себе как на типичном представителе своего вида, опробуя фрагменты песни, чтобы увидеть, взволновали ли они его собственные страсти, то есть, экспериментируя со своими собственными препаратами на себе.
И, чтобы закончить кругооборот, возможно, не слишком удивительно, что песня соловья должна была подействовать как препарат на нервную систему Джона Китса. Он не был соловьем, но он был позвоночным, и большинство препаратов, которые воздействуют на людей, оказывают сопоставимый эффект на других позвоночных. Искусственные препараты – продукты сравнительно грубых испытаний методом проб и ошибок химиками в лаборатории. У естественного отбора были тысячи поколений, чтобы точно настроить свою технологию препаратов.
Должны ли мы чувствовать возмущение от имени Китса за такое сравнение? Я не считаю, что сам Китс был бы возмущен, а Кольридж еще меньше. «Ода соловью» допускает аналогию с препаратом и делает ее чудесно реальной. Для человеческой эмоции не уничижительно то, что мы пытаемся анализировать ее и объяснить, ничем не более (для уравновешенного судьи), чем уничижается радуга, когда призма расплетает её.
В этой и предыдущей главе я использовал штрихкод как символ точного анализа, во всей его красоте. Смешанный свет раскладывается в собственную радугу составляющих цветов, и все видят красоту. Это первый анализ. Более близкое рассмотрение показывает тонкие грани и новую элегантность, изящество открытия обеспечивает порядок и понимание. Фраунгоферовы линии говорят нам о точном элементном составе далёких звёзд. Точно измеренная структура полос – закодированное сообщение через парсеки. Есть изящество в чистой экономии при расплетании сокровенных подробностей о звезде, которые, как полагал бы каждый, могли бы быть обнаружены только путем совершения дорогостоящего полета, длящегося 3 000 человеческих жизней. В ином масштабе мы находим подобную историю, когда смотрим на полосы формант в речи, гармонические штрих коды музыки. Существует элегантность также в штрих кодах дендрохронологии: в полосах по всей древесине древней Секвойи, которые нам точно говорят, в каком году до нашей эры дерево было посеяно, и то, какая погода была в каждом из прошедших лет (погодные условия – это то, что придает древесным кольцам их характерные ширины). Как линии Фраунгофера переданные через пространство, годовые кольца деревьев передают сообщения нам сквозь время, и снова имеет место гибкая экономия. Факт, что мы можем познавать столь многое с помощью точного анализа того, что кажется настолько малой информацией – это сила, которая придает этим расплетениям их красоту. То же самое вероятно и возможно в еще более резкой форме, относится к звуковым волнам в речи и музыке – штрих коды в воздухе.
В последнее время мы слышали много о другом виде штрих кода – «отпечатки пальцев» – Фингерпринты ДНК – штрих коды крови. Штрих коды ДНК выявляют и реконструируют детали человеческих дел, которые, казалось бы, навсегда останутся недоступны даже для легендарно великих детективов. Пока что главное практическое применение штрих кодов крови – в судах, и именно к ним, и к преимуществам, которые научный подход может им принести, мы обратимся в следующей главе.
|
