Читать книгу "Сбитые с толку - Эндрю Штульман"

* * *

Звук, как и тепло, — одна из форм энергии. Он проходит через материю или, точнее, посредством материи, но сам материей не является. Это волна давления, порожденная вибрацией: пики сжатых молекул чередуются с впадинами разреженных молекул. Однако большинство людей не считают звук энергией, а воспринимают его как вещество.

Звуки явно проходят через среду: их можно услышать сквозь твердые вещества, жидкости и газы. Многие люди считают, что звуки просачиваются через пустое пространство внутри, а среда — это только помеха, и без нее звук распространялся бы быстрее[77]. Тем не менее звук не может распространяться в пустоте. Именно это подразумевает слоган фильма «Чужой»: «В космосе никто не услышит твой крик».

Основанное на веществе понимание природы звука популярно и легко проявляется. Посмотрите на следующие объяснения, которые приводили в беседе о природе звука студенты, посещающие вводный курс физики.

— Когда звук движется, он проходит сквозь воздух[78]… Может быть, он находит место между частицами воздуха, но, наверное, в итоге он с какой-нибудь столкнется. То есть он, по-моему, точно не знает, куда идет.

— Звук проходит как какой-то маленький предмет. Он как будто пробивает себе дорогу… находит маленькие свободные пространства, пока не дойдет до слушателя.

— Ну, я бы сказал, что звук идет как по лабиринту. Он как бы прокладывает себе путь, пока не выйдет до другой стороны. По-моему, звук не может двигать частицы стены. Мне кажется, он их просто обходит.

Я заметил, что мои знакомые тоже делают похожие заявления. Смотря по телевизору передачу, снятую в открытом космосе, подруга как-то заметила: «Они что, не знают, что в космосе нет звуков? Там нет частиц воздуха, поэтому звуку не от чего отталкиваться». Она была права, что в космосе нет звуков, но причина в другом. Звук не отталкивается от частиц воздуха, а переносится ими.

У детей представления о звуке еще более овеществленные. В одном из исследований участников в возрасте от шести до десяти лет спрашивали, имеет ли звук массу, постоянство и вес[79]. Вопросы формулировали, например, так: «Почему звуки слышно сквозь стену?» (Если у звука есть масса, это настоящая тайна.) «Как далеко звуки уходят от своего источника?» (Если звук обладает постоянством — наверное, довольно далеко.) «Становятся ли часы чуть легче с каждым ударом?» (Если у звука есть вес — так и должно быть.) Почти все дети приписывали звуку массу и утверждали, что звуки обходят стены или проникают через трещины, а не проходят через саму стену. Некоторые наделяли звуки весом и постоянством, утверждая, что они будут путешествовать бесконечно, а бьющие часы становятся все легче.

Эти ответы не случайные. Они развиваются по определенной схеме. Изначально дети приписывают звуку все три свойства — массу, вес и постоянство. Затем они начинают пересматривать эти характеристики одну за другой. Сначала они перестают приписывать звукам постоянство, потом вес и, наконец, массу (это происходит не всегда). Очевидно, что непостоянное вещество представить себе легче, чем невесомое, а невесомое — проще, чем не имеющее массы. Чем, в конце концов, было бы вещество без массы? Та же схема проявляется и в детских представлениях о тепле[80]. Изначально дети приписывают теплу массу, вес и постоянство, потом только массу и вес, потом только массу. Такие параллели четко показывают, что дети представляют звуки и тепло как вещества, а не как энергию. Изначально для них это полное подобие материальных веществ, а позже — нечто более абстрактное, но по-прежнему похожее на вещество.

Детские представления о том, как человек воспринимает звуки, тоже выдают «вещественные» взгляды. В науке процесс восприятия звука описывается довольно прямолинейно. Звуковые волны попадают в ухо и заставляют вибрировать барабанные перепонки. Оттуда вибрации передаются по ряду косточек в улитку — орган, преобразующий их в нервные импульсы. Как работало бы восприятие, если бы звук был веществом? Возможно, ухо действовало бы как воронка для «частиц звука», собирало их и направляло в мозг. Эту версию, однако, высказывают не так часто. Обычно делают предположение, что уши выявляют звук активно, а не пассивно его принимают. Они как бы достают наполняющие среду образцы звуков с помощью некоего невидимого излучения. Этот взгляд — «экстрамиссия» — хорошо демонстрирует следующий разговор между исследователем естественно-научного образования и десятилетним ребенком:

Ученый: [Ударяет по лабораторному стакану металлическим предметом] Почему появился звук?

Ребенок: Потому что два твердых предмета при ударе издают звуки.

Ученый: А почему они производят звук?

Ребенок: Точно не знаю. Наверное, это как-то связано со звуковыми волнами.

Ученый: Ты можешь объяснить, что подразумеваешь под звуковыми волнами?

Ребенок: Не особенно. Они выходят из уха.

Ученый: А как, по-твоему, звуки идут от стакана к уху?

Ребенок: Это ухо посылает звуковые волны[81]. Когда звук сталкивается с этими волнами, он попадает в ухо.

Ребенок знает термин звуковая волна, но называет им что-то, что выходит из уха, а не попадает в него. Если звуки — это частицы, путешествующие внутри или через материалы, которые их породили, значит, у человека должны быть какие-то средства, позволяющие взять образцы этих частиц — своего рода излучение, взаимодействующее со звуком. Этот ребенок использовал термин звуковые волны, чтобы назвать такое излучение.

Объяснение звукового восприятия с помощью экстрамиссии распространено в детском возрасте, но не слишком популярно у взрослых[82]. В то же время взрослые нередко разделяют аналогичные взгляды в отношении зрения. Зрительное восприятие работает аналогично слуху за исключением того, что свет — это другая форма энергии. Свет попадает в глаз, как звук — в ухо, а затем на сетчатку, как звук — на барабанные перепонки. Однако свет более повсеместен, чем звуки, и поэтому его меньше ценят как форму информации. Люди считают, что свет нужен, чтобы видеть, но при этом не осознают, что свет — это и есть воспринимаемая зрением среда и что мы видим предметы посредством световых волн, которые отражаются от них и попадают в глаза. Даже великие мыслители, например Платон, Птолемей и Леонардо да Винчи, неверно понимали роль света в зрении. Как и большинство современных взрослых, эти великие умы считали, что свет — это какой-то луч (или волна), который выходит из глаз и взаимодействует с объектами[83].