Акустический анализ очень важен для понимания того, как наши предки могли использовать эти древние сооружения. В эпоху неолита звук имел гораздо большее значение, чем сегодня. До изобретения письменности способность слушать речь другого человека, усваивать и передавать другим ее смысл – чрезвычайно ценный навык. Острый слух позволял избежать встречи с хищником, отразить нападение врагов, преследовать животных во время охоты. Поэтому без исследования акустических свойств древних памятников рассказ о них был бы неполным. Нам нужно абстрагироваться от доминирования визуальной информации в современном мире и использовать другие органы чувств: слух, обоняние и осязание.
Наиболее очевидный исходный пункт изучения древних памятников – это театр в Эпидавре, считающийся шедевром древнегреческой архитектуры. Вот как описывал его один из путешественников в 1839 г.:
Я прекрасно представляю высочайшее удовлетворение, с которым грек в тени внушительной горы внимал строкам Еврипида или Софокла, исполненный энтузиазма и страсти, восхищенный глубокой трагедией. Какие искренние возгласы, какие крики одобрения оглашали это безлюдное место, какие вспышки радости и печали отражались от этих безмолвных скамей![68]
Театр представляет собой огромную, почти полукруглую террасу из серых каменных скамей на крутом склоне горы перед круглой сценой. Даже сегодня экскурсоводы с удовольствием демонстрируют его «идеальную» акустику, когда в верхних рядах громадного амфитеатра из мраморных сидений слышно, как на сцене роняют заколку. «Немногие акустические явления окружены такими мифами, как древнегреческий театр, – писал акустик Майкл Баррон. – Кое-кто считает, что греки обладали глубокими знаниями в области акустики, ставящими в тупик современную науку»[69]. К сожалению, не сохранилось никаких документов, раскрывающих знания древних греков. Но до нас все же дошли немногочисленные письменные свидетельства – Витрувий, один из военных инженеров Юлия Цезаря, в период с 27 по 23 г. до н. э. много писал об устройстве греческих и римских театров[70]. Удивительно то, что главное место он отводит хорошей акустике, проявляя гораздо меньше интереса к внешнему виду.
Витрувий излагает простые принципы проектирования, применимые и сегодня. В греческих театрах публика максимально приближена к сцене, чтобы зрители могли отчетливо слышать актеров. Вот почему ряды сидений располагаются полукругом. Тем не менее зрители, сидящие по краям амфитеатра в Эпидавре, слышали хуже – голос естественным образом направлялся вперед[71]. Поэтому боковые места предназначались для иностранцев, опоздавших и женщин – это был древний эквивалент дешевой галерки[72].
Древние театры строились в очень тихих местах, чтобы нежелательный шум не заглушал голоса актеров. При проектировании учитывалось отражение звука, в том числе от круглого пола сцены и декораций. Все эти отражения усиливали речь актера на сцене. Как писал римский ученый Плиний Старший, «почему хор хуже слышен, когда орхестра [пол сцены] покрыта соломой? Потому ли, что голос, падающий на негладкую поверхность, теряет целостность и становится тише?.. Точно так же свет кажется ярче на гладкой поверхности, потому что ему не мешают никакие препятствия»[73]. Вероятно, солома поглощала, а не рассеивала звук. Замечание Плиния Старшего справедливо и для современных домов, которые стали более звучными, когда в моду вошел деревянный пол, вытеснив ковровое покрытие.
Сами древние театры представляют убедительные археологические свидетельства эмпирического, путем проб и ошибок, достижения хорошей акустики[74]. Но мы не находим никаких указаний на нечто подобное современным научным знаниям. Барри Блессер и Линда-Рут Солтер так писали о Витрувии: «Хотя некоторые из его догадок подтверждены современной наукой, другие оказались вздором»[75]. К его сомнительным идеям относится предположение, что несколько больших ваз, установленных вокруг театра, усилят голос актера[76]. Вот отрывок из работы Витрувия: «По такому расчету голос, растекаясь со сцены, как из центра, распространяясь кругами и ударяясь о полости отдельных сосудов, достигнет большей звучности и будет благодаря согласию звуков вызывать должное ответное созвучие»[77].
Хорошо, если бы инженерно-акустические решения были такими простыми и дешевыми. К сожалению, вазы практически не оказали бы влияния на акустику. Подуйте в горлышко большой пивной бутылки или, что будет более аутентичным, большого римского кувшина для вина (скажем, высотой 40 сантиметров), и вы услышите низкое раскатистое гудение. Такова резонансная частота воздуха, заключенного в объеме кувшина. У каждого предмета есть частота, на которой он предпочитает вибрировать: щелкните пальцем по бокалу для шампанского, и вы услышите характерный звон – это естественная резонансная частота стекла. Но если в Эпидавре вы поставите на пол рядом с собой кувшин для вина, ничего не изменится. Энергия, необходимая для того, чтобы воздух в кувшине стал вибрировать, рассеется внутри кувшина. Когда вы проходите мимо пустых бутылок в пабе, звук не меняется.
Интересно, что резонирующие вазы можно найти приблизительно в 200 церквях и мечетях, построенных в период с XI по XVI в. в Европе и в Западной Азии. Вазы имеют длину от 20 до 50 сантиметров, а диаметр отверстия – от 2 до 15 сантиметров. К сожалению, не сохранилось письменных документов, объясняющих назначение этих сосудов. В мечети Сулеймание в Стамбуле можно увидеть кольцо из шестидесяти четырех маленьких черных кругов прямо под резным потолком купола; это отверстия резонаторов[78]. В алтаре церкви Святого Андрея в английском Лиддингтоне под потолком расположены одиннадцать сосудов – шесть в северной стене и пять в южной[79]. В церкви Святого Николая в Фамагусте на Северном Кипре видны отверстия, ведущие к замурованным в стене сосудам и трубам. Тем не менее научные исследования показали, что эти устройства бесполезны[80]. Естественные резонансные частоты кувшинов не совпадают с частотами речи или пения, и для создания ощутимого эффекта потребовались бы сотни сосудов.
Вероятно, подобные мифы возникают и поддерживаются, потому что звук нельзя наблюдать и причина акустического эффекта не всегда очевидна. До появления в XX в. электронного оборудования для записи и анализа звука было невозможно рассчитать такое сложное звуковое поле, как церковь. Выдающийся специалист в области архитектурной акустики Лео Беранек записал некоторые мифы, касающиеся звука[81]. Мне больше всего нравится история о разбитых винных бутылках, найденных под сценой, на чердаке, в стенах и укромных уголках лучших в Европе концертных залов. Неужели эти предметы – свидетельства древнего метода улучшения акустики? Нет, это всего лишь свидетельства пьянства строительных рабочих.
Еще один отмеченный Беранеком миф – это предположение о преимуществе залов, облицованных деревом, поскольку их стены вибрируют наподобие корпуса скрипки. На самом деле стены должны иметь твердую поверхность, чтобы не слишком сильно поглощать звук. В современных концертных залах, таких как зал в Токийском столичном центре искусств, используется тонкая фанера, наклеенная прямо на бетон или другой твердый материал большой толщины.
Греческие и римские театры – это чудо акустики, где тысячи зрителей могут слышать актеров без помощи современной электроники. Совершенно очевидно, что они проектировались с целью достижения хорошей слышимости, но были ли греки первыми, кто преуспел в этом искусстве?
Звук недолговечен и исчезает вскоре после появления, и поэтому нам трудно представить, что слышали наши предки. Свидетельств о доисторической акустике крайне мало. Приблизительное представление о мире звуков, в котором жили наши предки, могут дать музыкальные артефакты.
Самые древние из известных музыкальных инструментов – флейты из птичьих костей, найденные в пещере Гейссенклестерле в Германии. Их возраст оценивается в 36 000 лет; это верхний палеолит[82]. Лучшая из сохранившихся флейт изготовлена из полой кости крыла стервятника. Ее длина около 20 сантиметров, у нее пять пальцевых отверстий и V-образный желобок на одном конце.
Откуда археологи знают, что эти кости были музыкальными инструментами? Отверстия могли появиться случайно: звучит невероятно, однако круглые отверстия в костях могут возникать при переваривании их гиенами[83]. Но на костях из пещеры Гейссенклестерле имелись явные следы намеренной и тщательной обработки – значит, отверстия были сделаны специально, в нужных местах. Была изготовлена копия, которая действительно издавала звук. Если кость стервятника использовать в качестве флейты и дуть поверх отверстия на одном конце, она издает мелодичную ноту. Можно также держать ее как маленькую трубу и дуть внутрь, в результате чего получается громкое фырканье[84].
Найдены свидетельства существования 30 тысяч лет назад не только флейт, но и перкуссионных инструментов, а также использования звенящих камней и акустики пещер. Может показаться, что ксилофон, изготовленный из камней, способен издавать скорее глухой стук, чем звонкий удар, однако из некоторых камней можно извлечь музыкальные ноты. Примеры можно найти в разных странах мира: это и ряды высоких и тонких музыкальных колонн в храме Виттала в индийском Хампи, звенящие словно колокола, и большие каменные гонги в африканском Серенгети – изготовленные из валунов и покрытые отметинами от ударов, они издают резкий металлический звук.