Глеб Анфилов - Физика и музыка

И слова эксперименты.

Савар изучает, как бегут упругие волны в деревянной пластинке, как меняются они при переходе из одной детали в другую. Чтобы точно подсчитывать частоту звуковых колебаний, он ставит опыты с только что изобретенной паровой сиреной и заодно впервые определяет границы слышимых звуков.

В конце концов Савар убеждается, что форма корпуса кремонской красавицы выбрана превосходно. Сказались столетия поисков. Даже слегка заклеенные окошечки — эфы — или чуть сдвинутая подставка для струн резко меняли звук. И все же Савар пытается улучшить резонатор.

Ученый составляет чертеж собственной, прежде невиданной скрипки. Она очень легка в изготовлении: нет плавных изгибов, нет талии, окошечки прямые, без завитков. По заказу Савара скрипку новой конструкции делает известный французский мастер Жан Вильом.

Вот она готова. Натянуты струны. Хитро улыбаясь, Вильом передает новинку в руки волнующегося изобретателя.

Савар берет смычок, ведет по струнам... О! Они звучат! По-настоящему звучат! Немного резко, но ведь это первый образец!

Угловатая, в форме трапеции, с простой коробкой вместо тонкой женственной фигурки, скрипка Савара взбудоражила акустиков. Голос ее был действительно не так уж плох. Не верилось, что его издает корпус столь примитивного вида. Многие копии с итальянских скрипок звучали несравненно хуже.

Новый инструмент снискал было шумный успех. Его одобрило столь авторитетное учреждение, как Парижская академия наук.

Но мало-помалу сенсация утихла. Приговор вынесли не ученые, а музыканты. Никто из них не захотел играть на «научно обоснованной» скрипке. Испытанные шедевры Страдивари и Гварнери пели несравненно лучше.

Нет, не дошел до тонкостей математический расчет Савара. Да и очень неказиста была его скрипка, уж слишком она походила на гроб.

В наши дни редко кто из скрипачей знает об этом поучительном эпизоде. Необыкновенные инструменты французского физика можно увидеть лишь в музеях. В истории науки Феликс Савар больше известен как автор работ в области электромагнетизма.

Но скрипичные мастера и акустики ценят первого исследователя труднейшей проблемы скрипичного резонатора. Полтора столетия назад он пытался разгадать то, что до сих пор понято не до конца. Стоит ли удивляться его неудаче!

А вот другой ученый отнюдь не музыкального направления — металловед Дмитрий Константинович Чернов. И он посвятил немало времени совершенствованию скрипок, заявляя, что «выработка и сборка существенных частей корпуса этих инструментов может быть приравнена к выработке и сборке хронометров, микроскопов, телескопов и тому подобных точных инструментов».

Памятуя печальный опыт Савара, Чернов не стал модернизировать веками сложившуюся форму инструмента. Он поступил иначе: покупал плохие фабричные или кустарные скрипки, исследовал их, а потом разбирал и вносил незначительные, казалось бы, поправки, которые неузнаваемо меняли звук. Цель была ясна: исправить ошибки мастера-«мебельщика», превратить его творение в настоящий физико-акустический прибор, сделать резонатор таким, чтобы он как можно легче воспринимал и воспроизводил колебания струн. И для разных форм, разных материалов это достигалось неодинаковыми средствами.

В 1911 году скрипки Чернова подверглись серьезному испытанию: в Малом зале Петербургской консерватории перед собранием опытных музыкантов они звучали попеременно со старинными итальянскими. Скрипачи играли за ширмой — слушатели не знали, какая скрипка звучит в данный момент. И Чернов одержал победу. Многие из его инструментов были оценены не хуже кремонских.

Такие экзамены в последние десятилетия стали традицией. Очень часто их с честью выдерживали мастера-искатели — те, что изучали звук, внимательно читали статьи акустиков, штудировали теорию упругости, сопромат. Прекрасных результатов добилась школа советских творцов смычковых инструментов. Ее основатели — Евгений Францевич Витачек и Тимофей Филиппович Подгорный — были в равной мере мастерами и учеными и передали этот благотворный завет своим многочисленным ученикам и последователям.

Много ценного сделал также немецкий скрипач, мастер и акустик Карл Фур. Он еще дальше продвинул изучение скрипичного резонатора.

Но, пожалуй, наиболее интересные страницы в биографии скрипки были написаны тогда, когда сама жизнь заставила работников музыкальной промышленности обратиться к науке. Произошло это в нашей стране и началось примерно четверть века назад.

Комсомольцы 30-х годов никогда не забудут, за что они бились в горячие дни своей юности. В ту пору во весь рост встало кровью завоеванное богатырское слово наше. За нашу, советскую индустрию, за сталь, выплавленную нами, за уголь, добытый нашими руками.

Как можно меньше заграничного! Великая страна расправляла плечи, рвала кандалы экономической зависимости от жадного Запада. И вместе с делами-гигантами быстро и напористо решалась сравнительно маленькая, частная, но дорогая человеческому сердцу задача созидания отечественной музыкальной промышленности.

Как везде, здесь нашлись свои энтузиасты. Как везде, объявились трудности. Пожалуй, главной послужила проблема материала. И не металла для труб не было. Латунь всюду одинакова. Как ни странно, дело упиралось в древесину.

Уж чем-чем, а лесом мы не бедны. И вдруг — нет досок для скрипок и гитар! Это ли не парадокс!

Но так действительно было. Дореволюционные русские мастера пользовались только привозным деревом. По застарелому предрассудку, ревностно поддерживавшемуся владельцами «заветных» рощ и лесов, деки скрипок и виолончелей выделывались из чешской ели, донья — из австрийского клена. О качестве материала судили не по свойствам его, а по обратному адресу, стоявшему на заморской посылке, за которую надо было платить чистым золотом.

Положить конец этой нелепой традиции, разыскать собственные «музыкальные» деревья — так решили в только что организованном в Ленинграде Институте музыкальной промышленности.

Исследования возглавлял профессор Николай Николаевич Андреев, ныне академик, старейшина советских акустиков. И очень скоро он нашел эффективный метод выбора звучащей или, как говорят физики, «резонансовой» древесины.

Свои умозаключения Николай Николаевич поясняет лаконично и наглядно: надо, чтобы деревянная дека как можно быстрее проводила звуковые волны, иначе подведенные к ней колебания будут сталкиваться, образовывать лишние стоячие волны, из-за этого появятся вредные линии узлов, и дека станет раскачиваться словно коромысло — не расталкивать воздух, а перебрасывать его с места на место. Значит, первое требование к резонансовой древесине — высокая скорость звука в ней. Но это не все.

Надо вместе с тем, продолжает ученый, чтобы размах колебаний деки был как можно большим. Лишь тогда скрипка как следует растрясет окружающий воздух. А заметный размах получится только в легкой, подвижной деке. Значит, второе требование к резонансовой древесине — легкость, малая плотность.

И вот уже готова математическая формула: проводится черта дроби, в числителе ставится скорость звука, в знаменателе — плотность. Чем больше величина этой дроби, названной «акустической постоянной», тем лучше, «музыкальнее» древесина.

Если говорить честно, вывод акустической постоянной далеко не так прост. Пришлось изучить внутреннюю структуру дерева методами кристаллофизики. Позднее другой советский акустик, Андрей Владимирович Римский-Корсаков (внук знаменитого композитора), дополнил формулу Андреева еще одной физической величиной, учитывающей скорость затухания колебаний в древесине. Так впервые в мире появилось научное руководство для подбора «музыкального» дерева.

И поехали во все концы страны разведчики резонансовой древесины. И во многих лесах нашлись отличные ее образцы — ничуть не хуже, а порой и лучше заграничных.

А в Москве тем временем разворачивала работу первая в СССР фабрика смычковых инструментов. Ее спроектировал и организовал еще один энтузиаст — главный инженер промышленности музыкальных инструментов Израиль Зеликович Алендер. Немало споров пришлось выдержать этому деятельному, острому на язык человеку.

Ему говорили:

— Невозможно, немыслимо механизировать таинство творчества скрипичного мастера.

А он отвечал:

— Возможно! И не только механизировать, но и автоматизировать! Ибо изготовление скрипки — чистейшей воды деревообделочное производство, соединенное с акустикой.