Гештальтисты задавались вопросом, каким образом мелодия, состоящая из набора определенных нот, сохраняет свою индивидуальность и узнаваемость, даже если изменить все ноты. Это был тот случай, когда ученые не сумели вывести удовлетворительное теоретическое объяснение, — неоспоримый триумф формы над элементами, целого над частным. Можно исполнять мелодию с любым набором нот, и до тех пор, пока отношение между ними остается неизменным, это будет та же самая мелодия. Даже если сыграть ее на разных инструментах, люди все равно ее узнают. Если исполнить ее в два раза медленнее, или в два раза быстрее, или выполнить оба эти преобразования одновременно, слушатели все равно без труда узнают оригинальную песню. Гештальт-школа была создана для решения этого конкретного вопроса. И хотя входившие в нее ученые так и не ответили на вопрос, они внесли огромный вклад в наше понимание того, как организованы объекты в визуальном мире, с помощью определенного набора правил, которые преподают на любом курсе введения в психологию, — принципов гештальт-группировки.
Альберт Брегман, когнитивный психолог из Университета Макгилла, за последние 30 лет провел ряд экспериментов, чтобы вывести аналогичные принципы группировки в восприятии звука. Теоретик музыки Фред Лердал из Колумбийского университета и лингвист Рэй Джекендофф из Брандейского университета (сейчас он преподает в Университете Тафтса) работали над проблемой описания правил, подобных грамматическим, которые определяют музыкальную композицию и включают принципы группировки в музыке. Нейрональная основа этих принципов еще не полностью изучена, однако благодаря серии сложных поведенческих экспериментов мы узнали многое об их природе.
В восприятии визуальной информации принцип группировки — это способ объединения или разделения зрительных элементов в нашей целостной картине мира. Группировка — отчасти автоматический процесс, а значит, в основном она происходит быстро у нас в мозгу без нашего сознательного участия. Ее можно описать как проблему выбора «что с чем» в нашем поле зрения. Герман фон Гельмгольц, ученый XIX века, который заложил основы науки о слухе, описал группировку как бессознательный процесс, включающий в себя умозаключения или логические выводы о том, какие объекты в мире, вероятно, окажутся связаны в нашем восприятии на основании ряда их особенностей или свойств.
Если вы стоите на вершине горы и перед вами открывается красивый разнообразный пейзаж, вы, возможно, опишете несколько гор, озеро, долину, плодородную равнину и лес. Несмотря на то что лес состоит из сотен и тысяч деревьев, в нашем восприятии они образуют единую группу, отличную от других объектов в поле зрения, — не обязательно потому, что мы знаем кое-что о лесах, а потому, что у деревьев сходные свойства формы, размера и цвета, по крайней мере если рассматривать их в сочетании с равнинами, озерами и горами. Однако, если вы окажетесь в лесу, где растут разные деревья, вы увидите, что гладкая светлая кора ольхи заставляет ее выделяться в отдельную группу по сравнению с сосной, у которой кора темная и рельефная. Если я поставлю вас перед отдельным деревом и спрошу, что вы наблюдаете, вы, вероятно, сосредоточитесь на его деталях: коре, ветках, листьях (или иголках), насекомых и мхе. Когда мы смотрим на газон, обычно мы не видим отдельных травинок, но можем их рассмотреть, если сосредоточим на них внимание. Группировка — это иерархический процесс, и то, как наш мозг строит разные группы, зависит от очень многих факторов. Одни из них присущи самим объектам: форма, цвет, симметрия, контраст и свойства, которые касаются непрерывности линий и краев. Другие факторы — психологические, то есть они формируются сознанием, когда, например, мы сосредоточиваемся на чем-нибудь, когда у нас есть память об этом объекте или о похожих на него и ожидания относительно того, что с чем связано.
Похоже, группируются даже сами эти факторы. Объект с чем-то объединяется, а с чем-то нет. Большинство людей не способны разделить звучание двух скрипок в оркестре или двух труб — они сливаются. Фактически весь оркестр может образовать в нашем восприятии единую группу — или поток, в терминологии Брегмана, — в зависимости от контекста. Если вы слушаете концерт на улице и там одновременно играет несколько ансамблей, звуки оркестра впереди в слуховом восприятии сольются в единое целое и отделятся от звуков оркестров позади вас и сбоку. Направив внимание усилием воли, вы можете сосредоточиться лишь на скрипках оркестра впереди, подобно тому как мы сосредоточиваемся на беседе с одним человеком в комнате, где разговаривает много людей.
Один из случаев слуховой группировки — соединение множества различных звуков, исходящих от одного музыкального инструмента, в целостное восприятие этого инструмента. Мы не слышим отдельных гармоник гобоя или трубы, мы слышим гобой или трубу целиком. Это тем более замечательно, если представить, как гобой и труба звучат одновременно. Наш мозг способен анализировать десятки различных частот, которые улавливают наши уши, и правильно их группировать. Мы и понятия не имеем о десятках эфемерных гармоник каждого инструмента и при этом не воспринимаем оркестр как единый гибридный инструмент. Наш мозг сам создает отдельные образы гобоя и трубы, а также их совместное звучание, и это составляет основу нашего понимания тембральных сочетаний в музыке. Вот о чем говорил Пирс, когда восхищался тембрами рок-музыки: электрический бас и электрогитара, играющие вместе, воспринимаются как два отдельных инструмента, однако вместе они создают новую звуковую комбинацию, которую можно услышать, обсудить и запомнить.
Наша слуховая система использует натуральный звукоряд для группировки звуков. Мозг человека эволюционировал в мире, где многие звуки, с которыми имел дело наш вид на протяжении десятков тысяч лет эволюционной истории, обладали общими акустическими свойствами, включая натуральный звукоряд, как мы его теперь понимаем. Благодаря этому процессу «бессознательного умозаключения» (как назвал его Гельмгольц) наш мозг предполагает крайне малую вероятность того, что мы слышим несколько различных источников звука, производящих последовательные компоненты натурального звукоряда. Гораздо правдоподобнее, с точки зрения нашего мозга, то, что эти компоненты исходят от одного и того же объекта. Такие бессознательные умозаключения под силу нам всем, даже тем, кто не распознает звук гобоя и не отличает его, скажем, от кларнета, или фагота, или даже скрипки. Как и люди, которые не знают названий нот в гамме, но способны различить, слышат они одинаковые ноты или разные, большинство из нас может определить, когда играют два разных инструмента, даже не зная их названий. То, как мы используем натуральный звукоряд для группировки звуков, во многом объясняет, почему мы слышим трубу, а не отдельные ее обертоны, которые улавливают наши уши, — они группируются, как травинки на газоне. Это также объясняет, как мы отличаем трубу от гобоя, когда они исполняют разные ноты: разные основные частоты создают разные обертоны, а мозг без особых усилий определяет, к какому инструменту какой из них относится, с помощью вычислительного процесса, напоминающего работу компьютера. Однако это не объясняет того, как мы отличаем трубу от гобоя в случае, если они играют одну и ту же ноту, потому что тогда обертоны у них очень близки по частоте (правда, различны по амплитуде, характерной для каждого инструмента). Для этого слуховая система опирается на принцип одновременного начала. Звуки, которые начинаются вместе — в один момент времени, воспринимаются как группа. Еще со времен Вильгельма Вундта, основавшего первую психологическую лабораторию в 1870-х годах, известно, что наша слуховая система чрезвычайно чувствительна к одновременным событиям и способна обнаруживать различия во времени начала тех или иных звуков с точностью до нескольких миллисекунд.
Таким образом, когда труба и гобой одновременно играют одну и ту же ноту, наша слуховая система способна вычислить, что звучат два разных инструмента, потому что весь спектр звуков одного из них стал слышен на несколько тысячных долей секунды раньше, чем звуковой спектр другого. Это как раз и есть процесс группировки, при котором звуки не только объединяются, но и разделяются на разные объекты.
Принцип одновременного начала можно рассматривать в более общем виде как принцип временнóго позиционирования. Мы группируем все звуки, которые оркестр производит в данный момент, отделяя их от тех, которые он произведет завтра вечером. Время тоже является фактором слуховой группировки. Тембр — еще один фактор, и именно из-за него так трудно отличить одну скрипку от нескольких, играющих одновременно. Правда, опытные дирижеры и музыканты этому учатся. Пространственное расположение — также принцип группировки, потому что наши уши склонны группировать звуки, исходящие из одного и того же места в пространстве. Мы не так чувствительны к расположению источника звука на оси, идущей снизу вверх, зато замечательно воспринимаем его расположение по оси, идущей слева направо, и примерно понимаем, насколько он далеко от нас. Наша слуховая система предполагает, что звуки, исходящие из одного места в пространстве, скорее всего, относятся к одному объекту. Это объясняет, почему мы можем относительно легко следить за разговором в комнате, полной народу: наш мозг использует сигналы пространственного расположения человека, с которым мы беседуем, чтобы отсеять чужие голоса. Помогает и то, что у этого человека свой уникальный тембр голоса, который также служит сигналом для группировки.
На группировку влияет и амплитуда. Звуки одной и той же громкости группируются, и благодаря этому мы можем слышать разные мелодии в дивертисментах Моцарта для деревянных духовых инструментов. Все тембры очень похожи, но некоторые играют громче других, создавая в нашем восприятии различные потоки, — словно мы взяли фильтр или сито и разделили звучание ансамбля на части по принципу того, в какой части шкалы громкости они играют.