Книга: Всеобщая история чувств

Пределы слуха, могущество звука

Когда мы молоды, наши уши прекрасно улавливают частоты от 16 до 20 000 Гц (колебаний в секунду) – почти десять октав, – а это широчайший диапазон звуков. Частота ноты до третьей октавы – всего 261,6 Гц, а основные частоты человеческого голоса варьируют от 100 Гц для мужчин до 150 Гц для женщин. По мере старения человека барабанная перепонка грубеет, высокочастотные колебания не так легко проходят к косточкам среднего уха, и доступный диапазон начинает сокращаться с обоих концов, но больше – со стороны высоких звуков, что можно заметить, слушая любимую с юности музыку. Низкие частоты люди вообще воспринимают неважно, и это благо: в противном случае внутренние звуки тела оглушали бы нас точно так же, как рев водопада. Но, хотя диапазон человеческого слуха ограничен, мы неплохо научились помогать нашим органам чувств. Через стетоскоп врач лучше слышит сердце пациента. Мы цепляем микрофоны в самых неожиданных местах: под лодками – чтобы записывать песни китов и внутри тела – чтобы зафиксировать звук движения крови. Радиотелескоп позволяет «слышать» сквозь пространство и время. Феноменальное умение летучих мышей и дельфинов-афалин использовать звуки полностью недоступно людям, но мы освоили даже его. Врачи применяют эхолокацию ультразвуком частотой свыше 20 000 Гц для диагностики опухолей. Первое изображение своего ребенка современная беременная женщина видит с помощью аппарата УЗИ. Инженеры проверяют ультразвуком качество летательных аппаратов, ювелиры – чистят драгоценные камни. В спортивной медицине ультразвуком лечат растяжения. И конечно же ВМФ использует эхолокацию на подводных лодках; там приборы называют гидролокаторами. Можно купить для собаки или кошки противоблошиный ошейник, который испускает высокочастотные звуковые волны, пугающие блох и клещей и заставляющие их покинуть вашего питомца, а тот (как, вероятно, казалось конструкторам) должен слышать это звуковое излучение не лучше хозяев. Мы говорим: «Я внимательно слушаю», – и, склонив голову, прикладываем к уху согнутую ладонь, чтобы лучше слышать; когда же слух начинает слабеть, мы используем маленькие электрические динамики – слуховые аппараты. Первоначально они были величиной с абажур для лампы и добавляли только двадцать децибел, теперь же они почти незаметны, но несравненно мощнее. Однако, усиливая звуки мира, они не могут выделить значимое – то, что нужно разобрать на фоне окружающего шума.

В отделении интенсивной кардиотерапии – джунгли проводов и мониторов, среди которых, как глаза хищников, мигают лампочки, а биение сердца выражается негромкими монотонными сигналами. Когда чье-то сердце сбоит, бдительные дежурные слышат изменение звука и спешат на помощь. Но ученые Мичиганского университета предложили более чувствительные и сложные мониторы, издающие не просто гудки, а нотные последовательности. Изменение мелодии подскажет врачу, что именно происходит с сердцем пациента. Мы привыкли отождествлять сердце со звуком, и это предложение не кажется надуманным. А вот другая идея исследователей по поводу применения звука – сообщать об отклонениях в химическом составе мочи – может показаться нелепой и наверняка породит массу анекдотов о талантах музыкального мочеиспускания.

Мы считаем звук чем-то эфемерным, легче воздуха, нематериальным и, уж конечно, не думаем, что он обладает силой. Но сотрудники Intersonics Inc. из Нортбрука, Иллинойс, с помощью звука поднимают предметы, осуществляя, как они говорят, «акустическую левитацию». До сих пор для левитации использовали в основном аэродинамику и электромагнетизм. Но поднимать тяжести может и ультразвук. Четыре акустических преобразователя, испускающие ультразвук, устанавливают так, чтобы четыре узких луча сходились в центральной точке. При пересечении лучей образуется невидимая рябь, способная поддерживать мелкие предметы. Звук при этом сильнее, чем от реактивной авиатурбины, но взрослые его не слышат. Висящий предмет не ощущает воздействия акустических сил, но, если он приблизится к границе зоны стоячих волн, его отбросит на место. О наличии границ поднятые предметы узнают, лишь если пытаются покинуть их, и потому дрейфуют в отведенных пределах, словно ковры-самолеты. Но для промышленности это не просто эффектный трюк, а возможность удерживать предмет на месте, без прикосновений и загрязнения. Ультразвуковые лучи настолько мощны, что могут нагревать небольшие участки до солнечных температур или дробить молекулы и собирать заново по-другому, укладывая их слоями наподобие блинов. Ученые рассчитывают создавать с помощью ультразвука новые сорта стекла, в том числе совершенно однородные капсулы для хранения водородного топлива реакторов ядерного синтеза, идеально прозрачные линзы, сверхпроводники и составляющие для новейших электронных устройств. Среди возможных применений этого метода есть и космические технологии. «Ультразвуковые левитационные печи» уже побывали на борту шаттлов в 1983 и 1985 годах. Таким способом также можно значительно упростить изготовление сплавов из различных тугоплавких материалов.