Сеченов И. М. Элементы мысли. СПб , 1898 С 187
Орбели Л. А. Боль и ее физиологические эффекты // Физиологический журнал СССР. 1936 Т. XXI. Вып. 5-6
________________________________
Психологически для боли наиболее характерен аффективный характер ощущений. Недаром говорят об ощущении боли и о чувстве боли. Ощущение боли, как правило, связано с чувством неудовольствия или страдания. Боль, далее, относительно плохо, неточно локализуется, она часто носит иррадиирующий, размытый характер. Хорошо известно, как часто, например, при зубной боли и при болезненности внутренних органов пациенты допускают ошибки в локализации источника болевых ощущений.
В психологическом плане одни трактуют боль как специфическое ощущение, другие рассматривают ее лишь как особенно острое проявление аффективного качества неприятного. Боль является несомненно аффективной реакцией, но связана с интенсивным раздражением лишь определенных сенсорных аппаратов. Есть, таким образом, основание говорить о специфическом ощущении боли, не растворяя его в аффективно-чувственном тоне неприятного; боль вместе с тем - это яркое проявление единства сенсорной и аффективной чувствительности. Болевое ощущение может заключать в единстве с аффективным и познавательный момент. Если при ожоге проявляется лишь аффективный момент острой болевой чувствительности, то при уколе, когда болевой характер ощущения связан с осязательными моментами, в болевом ощущении, в единстве с аффективной реакцией выступает и момент чувственного познания - дифференциации и локализации болевого раздражения.
Вследствие относительно размытого, нечетко очерченного характера болевого ощущения (в силу которого Г. Хэд относил болевую чувствительность к низшей, протопатической) оно оказывается очень подвижным и поддающимся воздействию со стороны высших психических процессов, связанных с деятельностью коры, - представлений, направленности мыслей и т. д. Так, преувеличенное представление о силе ожидающего человека болевого раздражения способно заметно повысить болевую чувствительность. Об этом свидетельствуют наблюдения как в житейских, так и в экспериментальных ситуациях'. Это воздействие Представлений явно зависит от личностных особенностей: у людей боязливых, нетерпеливых, невыносливых оно будет особенно велико.
В жизни приходится часто наблюдать, как у человека, сосредоточенного на своих болевых ощущениях, они, чудовищно разрастаясь, становятся совершенно нестерпимыми, и наряду с этим - как человек, жалующийся на мучительнейшие боли, включившись в интересный и важный для него разговор, занявшись увлекающим его делом, забывает о боли, почти переставая ее чувствовать. Болевая чувствительность, очевидно, тоже поддается корковой регуляции. В силу этого высшие сознательные процессы могут как бы то "гиперэстезировать", то "анестезировать" болевую чувствительность человека. Люди, переносившие мучения инквизиции и всяческие пытки во имя своих убеждений, были прежде вcero мужественными людьми, которые, и испытывая величайшую боль, находили в себе силу не поддаваться ей, а действовать, подчиняясь другим, более для таких существенным и глубоким, мотивам; но при этом сами эти мотивы, возможно, Сделали их менее чувствительными к болевым раздражениям.
И 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ
Температурная (термическая) чувствительность дает нам ощущения тепла и холода. Эта чувствительность имеет большое значение для рефлекторной регуляции температуры тела. Поддерживаемое посредством этой появляющейся на эволюционной лестнице у птиц и млекопитающих регуляции относительное постоянство температуры тела является крупным по своему биологическому значению приобретением, обеспечивающим относительную независимость по отношению к температурным изменениям окружающей среды.
Традиционная классическая физиология органов чувств (основы которой заложили М. Блике и М. Фрей) рассматривает чувствительность к теплу и холоду как два разных и независимых вида чувствительности, каждый из которых имеет свои периферические рецепторные аппараты. Анатомическими органами ощущения холода считают колбы Краузе, а тепла - руффиниевы тельца. Однако это лишь гипотеза. При раздражении холодовых точек неадекватным раздражителем, например горячим острием, они дают холодовое ощущение. Это так называемое парадоксальное ощущение холода. В лаборатории К. М. Быкова было получено А. А. Роговым и парадоксальное ощущение тепла от холодового раздражителя.
Некоторые авторы полагают, что ощущение горячего является следствием сложного взаимоотношения между одновременным ощущением тепла и холода, ввиду того что на местах, где отсутствуют точки холода, горячие предметы вызывают только ощущение тепла (а иногда еще боли), но никакого ощущения жара; наоборот, там, где отсутствуют точки тепла, ощущение сильного теплового раздражения дает только ощущение холода. Традиционная концепция фиксированных чувствующих точек, на которой строится обычно учение об ощущениях тепла и холода (и о всей кожной чувствительности), подверглась серьезной экспериментальной критике.
Данные исследований говорят в пользу того, что не существует раз и навсегда твердо фиксированных точек тепла и холода (а также давления и боли), поскольку, как оказалось, количество этих точек изменяется в зависимости от интенсивности раздражителя. Этим объясняется тот факт, что различные исследования находят различное количество чувствительных точек на тех же участках кожи. Оказалось далее, что в зависимости от интенсивности раздражителя и структурного отношения раздражителя к воспринимающему аппарату изменяется не только количество чувствительных точек, но и качество получающегося ощущения: ощущение тепла сменяется ощущением боли, ощущение давления переходит в ощущение тепла и т. д.
Существенную роль в термических ощущениях играет способность кожи довольно быстро адаптироваться к разным температурам, причем разные части кожи имеют неодинаковую скорость адаптации. Субъективным термическим нулем, который не дает никаких температурных ощущений, являются средние температуры, приблизительно равные температуре кожи. Более высокая температура объекта дает нам ощущение тепла, более низкая - холода. Термические ощущения вызываются различием в температуре или термическим обменом, который устанавливается между органом и внешним объектом. Чем активнее и быстрее совершается тепловой обмен, тем более интенсивное ощущение он вызывает. Поэтому и при равной температуре хороший проводник (например, металл) покажется более холодным или теплым, чем плохой проводник (например, шерсть).
Поскольку каждое тело имеет определенную проводимость, характеризующую специфические свойства его поверхности, термическая чувствительность приобретает специфическое познавательное значение: при осязании она играет значительную роль в определении вещей, к которым мы прикасаемся.
Термическая чувствительность связана, как уже указывалось, с теплорегуляцией. Возникшая впервые у птиц и млекопитающих и сохраняющаяся у человека автоматическая регуляция внутренней температуры тела, относительно независимой от среды, дополняется у него способностью создавать искусственную среду - отопляемые и охлаждаемые жилища, в которых поддерживается наиболее благоприятная для человеческого организма температура. Эта способность к двойной регуляции температуры - внутренней и внешней - имеет существенное значение, потому что температурные условия, отражаемые в термической чувствительности, влияют на общую активность человека, на его работоспособность.
ПРИКОСНОВЕНИЕ, ДАВЛЕНИЕ
Ощущения прикосновения и давления тесно связаны между собой. Даже классическая теория кожной чувствительности (основанная М. Бликсом и М. Фреем), которая исходит из признания особых чувствительных точек для каждого вида кожных ощущений, не предполагает особых рецепторных точек для давления и прикосновения. Давление ощущается как сильное прикосновение. Характерной особенностью ощущений прикосновения и давления (в отличие, например, от болевых ощущений) является относительно точная их локализация, которая вырабатывается в результате опыта при участии зрения и мышечного чувства. Характерной для рецепторов давления является их быстрая адаптация. В силу этого мы обычно ощущаем не столько давление как таковое, сколько изменения давления. Чувствительность к давлению и прикосновению на различных участках кожи различна. <...>
Но эти пороги не являются раз и навсегда фиксированными величинами. Они изменяются в зависимости от различных условий. На тонкости кожной чувствительности явно сказывается утомление. Она не менее очевидно поддайся упражнению. Убедительным доказательством тому могут служить те результаты, которых достигают в этом отношении благодаря тренировке слепые.
ОСЯЗАНИЕ
Ощущения прикосновения и давления в такой абстрактной изолированности, в какой они выступают при типичном для традиционной психофизиологии определении порогов кожной чувствительности, играют лишь подчиненную роль в познании объективной действительности. Практически, реально для познания действительности существенно не пассивное прикосновение чего-то к коже человека, а активное осязание, ощупывание человеком окружающих его предметов, связанное с воздействием на них. Мы поэтому выделяем осязание из кожных ощущений; это специфически человеческое чувство работающей и познающей руки; оно отличается особенно активным характером. При осязании познание материального мира совершается в процессе движения, переходящего в сознательно целенаправленное действие ощупывания, действенного познания предмета.
Осязание включает ощущения прикосновения и давления в единстве с кинестетическими, мышечно-суставными ощущениями. Осязание - это и экстеро-, и проприоцептивная чувствительность, взаимодействие и единство одной и другой. Проприоцептивные компоненты осязания идут от рецепторов, расположенных в мышцах, связках, суставных сумках (пачинниевы тельца, мышечные веретёна). При движении они раздражаются изменением напряжения. Однако осязание не сводится к кинестетическим ощущениям и ощущениям прикосновения или давления.
У человека есть специфический орган осязания - рука и притом главным образом движущаяся рука. Будучи органом труда, она является вместе с тем и органом познания объективной действительности'. Отличие руки от других участков тела заключается не только в том количественном факте, что чувствительность к прикосновению и давлению на ладони и кончиках пальцев во столько-то раз больше, чем на спине или плече, но и в том, что, будучи органом, сформировавшимся в труде и приспособленным для воздействия на предметы объективной действительности, рука способна к активному осязанию, а не только к рецепции пассивного прикосновения. В силу этого она дает нам особенно ценное знание существеннейших свойств материального мира. Твердость, упругость, непроницаемость - основные свойства, которыми определяются материальные тела, познаются движущейся рукой, отображаясь в ощущениях, которые она нам доставляет. Различие твердого и мягкого распознается по противодействию, которое встречает рука при соприкосновении с телом, отражающемуся в степени давления друг на друга суставных поверхностей.
Осязательные ощущения (прикосновения, давления, совместно с мышечно-суставными, кинестетическими ощущениями), сочетаясь с многообразными данными кожной чувствительности, отражают и множество других свойств, посредством которых мы распознаем предметы окружающего нас мира. Взаимодействие ощущений давления и температуры дает нам ощущения влажности. Сочетание влажности с известной податливостью, проницаемостью позволяет нам распо-
----------------------------------
' Ряд тонких психических замечаний о роли руки, главным образом правой, как органа познания объективной действительности дал И. М. Сеченов, предвосхитивший многое из того, что позже разработал Д. Катц. <Рука не есть только хватательное орудие, - свободный конец ее, ручная кисть, есть тонкий орган осязания и сидит этот орган на руке как стержне, способном не только укорачиваться, удлиняться и перемещаться во всевозможных направлениях, но и чувствовать определенным образом каждое такое перемещение... Если орган зрения по даваемым им эффектам можно было бы уподобить выступающим из тела сократительным щупалам с зрительным аппаратом на конце, то руку как орган осязания и уподоблять нечего, она всем своим устройством есть выступающий из тела осязающий щупал в действительности" (Сеченов И. М. Физиологические очерки. С. 267-268).
В советской литературе роли руки как органа познания и проблеме осязания была посвящена специальная работа Л. Л. Шифмана: К проблеме осязательного восприятия формы //Труды Гос. ин-та по изучению мозга им. В. М. Бехтерева. 1940. Т. XIII; его же. К вопросу о тактильном восприятии формы // Там же. Шифман экспериментально показывает, что рука как орган познания ближе к глазу, чем к коже, и вскрывает, как данные активного осязания опосредуются зрительными образами и включаются в построение образа вещи.
знавать жидкие тела в отличие от твердых. Взаимодействие ощущений глубокого давления характерно для ощущения мягкого: во взаимодействии с термическим ощущением холода они порождают ощущение липкости.
Взаимодействие различных видов кожной чувствительности, главным образом опять-таки движущейся руки, отражает и ряд других свойств материальных тел, как-то: вязкости, маслянистости, гладкости, шероховатости и т. д. Шероховатость и гладкость поверхности мы распознаем в результате вибраций, которые получаются при движении руки по поверхности, и различий в давлении на смежных участках кожи.
В ходе индивидуального развития с самого раннего детства, уже у младенца, рука является одним из важнейших органов познания окружающего. Младенец тянется своими ручонками ко всем предметам, привлекающим его внимание. Дошкольники и часто младшие школьники тоже при первом знакомстве с предметом хватают его руками, активно вертят, перемещают, поднимают его. Эти же моменты действенного ознакомления в процессе активного познания предмета имеют место и в экспериментальной ситуации.
Вопреки субъективно-идеалистическим тенденциям ряда психологов (Р. Гиппиус, И. Фолькельт и др.), которые, всячески подчеркивая в осязании момент субъективного эмоционального переживания, стремились свести на нет предметно-познавательное значение, исследования, выполненные на кафедре психологии Ленинградского педагогического института, показывают, что даже у младших школьников осязание является процессом действенного познания окружающей действительности. Многочисленные протоколы Ф. С. Розенфельд и С. Н. Шабалина' отчетливо выявляют познавательные установки ребенка в процессе осязания: он не отдается переживанию субъективного впечатления от того или иного осязаемого им качества, а стремится посредством качеств, которые выявляет процесс осязания, опознать предмет и его свойства.
Обычно осязание функционирует у человека в связи со зрением и под его контролем. В тех случаях, когда, как это имеет место у слепых, осязание выступает независимо от зрения, отчетливо вырисовываются его отличительные особенности, его сильные и слабые стороны. Наиболее слабым пунктом в изолированно действующем осязании является познание соотношений пространственных величин, наиболее сильным - отражение динамики, движения, действенности. Оба положения очень ярко иллюстрируются скульптурами слепых. <...> Еще, быть может, поучительнее скульптуры слепоглухонемых детей из Ленинградского института слуха и речи, в частности исполненные динамизма скульптуры Елена Келлер, жизнь и достижения которого заслуживают не менее тщательного описания.
Глядя на скульптуры этих детей, лишенных не только зрения, но и слуха, нельзя не поражаться тому, сколь многого можно достичь в отображении окружающей действительности на основе осязания. На осязании, на деятельности двужущейся руки основывается в значительной мере весь процесс обучения слепых, и в еще большей мере - слепоглухо-
--------------------------------------
' Шабалин С. Н. Предметно-познавательные моменты в восприятии формы дошкольником // Ученые записки кафедры психологии Гос. пед. ин-та им. А. И. Герцена. 1939. Т. XVIII; Розенфельд Ф. С, Взаимоотношения восприятия и памяти в узнавании предметов // Там же.
-------------------------------------
немых, поскольку обучение их чтению и, значит, овладение одним из основных средств умственного и общего культурного развития совершается у них посредством пальпации - восприятия пальцами выпуклого шрифта (шрифта Брайля).
Пальпация имеет применение и в восприятии речи слепоглухонемыми. "Слушание" речи слепоглухонемыми по способу "чтения с голоса" заключается в том, что слепоглухонемой прикладывает руку тыльной стороной кисти к шее говорящего в области голосового аппарата и путем тактильно-вибрационного восприятия улавливает речь. Жизнь и деятельность многих слепых, достигших высокого уровня интеллектуального развития и работающих в качестве педагогов, скульпторов, писателей и т.д., в частности поразительная биография слепоглухонемой Елены Келлер и ряд других, служат достаточно ярким показателем возможностей осязательно-двигательной системы обучения.
ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ
Тесно связанные между собой обоняние и вкус являются разновидностями химической чувствительности. У низших животных обоняние и вкус, вероятно, не расчленены. В дальнейшем они дифференцируются. Одно из биологически существенных различий, устанавливающихся между ними, заключается в том, что вкус обусловлен непосредственным соприкосновением, а обоняние функционирует на расстоянии. Обоняние принадлежит к дистантрецепторам.
У животных, особенно на низших ступенях эволюционного ряда, биологическая роль обоняния очень значительна. Обонятельные ощущения в значительной мере регулируют поведение животных при отыскании и выборе пищи, при распознавании особей другого пола и т. д. Первоначальный зачаток коры большого мозга у рептилий является по преимуществу центральным органом обоняния.
До недавнего времени принято было думать, что у человека обоняние не играет особенно существенной роли. Действительно, обоняние у человека играет значительно меньшую роль в познании внешнего мира, чем зрение, слух, осязание. Но значение его все же велико в силу влияния, которое обоняние оказывает на функции вегетативной нервной системы и на создание положительного или отрицательного эмоционального фона, окрашивающего самочувствие человека в приятные или неприятные тона.
Обоняние доставляет нам большое многообразие различных ощущений, для которых характерен присущий им обычно яркий положительный или отрицательный аффективно-эмоциональный тон. Внести в это многообразие систему, установив однозначную закономерную зависимость между химическими свойствами вещества и его воздействием на обоняние, оказалось очень затруднительно.
Обонятельные ощущения возникают при проникновении в нос вместе с вдыхаемым воздухом молекул различных веществ. Обонятельная область представляет собою самую верхнюю часть слизистой оболочки носовой полости. Вся поверхность обонятельной области составляет приблизительно 5 см2. Пахучие вещества могут попадать сюда только двумя путями. Во-первых, при вдыхании, во-вторых, пахучие вещества могут ощущаться при выдыхании, когда вещества проникают из хоан (особенно это имеет место при еде). <...>
В силу той роли, которую обоняние играет в настройке вегетативной нервной системы, выполняющей адаптационно-трофические функции по отношению ко всем видам чувствительности, обоняние может оказывать влияние на пороги различных органов чувств.
Из всех ощущений, пожалуй, ни одни не связаны так широко с эмоциональным чувственным тоном, как обонятельные: почти всякое обонятельное ощущение обладает более или менее ярко выраженным характером приятного или неприятного; многие вызывают очень резкую положительную или отрицательную эмоциональную реакцию. Есть запахи нестерпимые и другие - упоительные. Некоторые люди особенно чувствительны к их воздействию, и чувствительность многих в этом отношении так велика, что породила целую отрасль промышленности - парфюмерную.
ВКУСОВЫЕ ОЩУЩЕНИЯ
Вкусовые ощущения, как и обонятельные, обусловлены химическими свойствами вещей. Как и для запахов, для вкусовых ощущений не имеется полной, объективной классификации. Из комплекса ощущений, вызываемых вкусовыми веществами, можно выделить четыре основных качества - соленое, кислое, сладкое и горькое.
К вкусовым ощущениям обычно присоединяются ощущения обонятельные, а иногда также ощущения давления, тепла, холода и боли. Едкий, вяжущий, терпкий вкус обусловлен целым комплексом разнообразных ощущений. Именно таким более или менее сложным комплексом обусловлен обычно вкус пищи, которую мы едим. Вкусовые ощущения возникают при воздействии на вкусовые области растворимых и способных к диффузии веществ, т. е. веществ, обладающих относительно низким молекулярным весом. Главной вкусовой областью является слизистая оболочка языка, особенно его кончик, края и основание; середина языка и его нижняя поверхность лишены вкусовой чувствительности.
Разные вкусовые области обладают различной чувствительностью к ощущениям соленого, кислого, сладкого и горького. На языке наиболее чувствительны: к сладкому - кончик, к кислому - края, а к горькому - основание. Поэтому предполагают, что для каждого из четырех основных вкусовых ощущений имеются особые органы. На вкус распространяются те же общие законы, что и на другие органы чувств, в частности закон адаптации.
Большую роль во вкусовых ощущениях играет процесс компенсации, т. е. заглушение одних вкусовых ощущений (соленое) другими (кислое). Например, установившаяся при определенных условиях рубежная величина для горького при 0,004% растворах хинина в присутствии поваренной соли поднимается до 0,01% раствора хинина, а в присутствии соляной кислоты - до 0,026%. <...>
Наряду с компенсацией в области вкусовых ощущений наблюдаются также явления контраста. Например, ощущение сладкого вкуса сахарного раствора усиливается от примесей небольшого количества поваренной соли. Дистиллированная вода после полоскания полости рта хлористым калием или разведенной серной кислотой кажется отчетливо сладкой. Все эти факты свидетельствуют о наличии в области вкуса процессов взаимодействия в пределах даже одного органа чувств. Вообще явления взаимодействия, адаптации, временного последействия химического раздражителя, не только адекватного, но и неадекватного, выступают в области вкуса очень отчетливо.
Вкусовые ощущения играют заметную роль в настройке эмоционального состояния, через вегетативную нервную систему вкус, наряду с обонянием, влияет на пороги других рецепторных систем, например на остроту зрения и слуха, на состояние кожной чувствительности и проприоцепторов. Вкусовые ощущения, порождаемые химическими веществами, поступающими из внешней среды, влияя на вегетативные функции, могут обусловить приятный или неприятный эмоциональный фон самочувствия.
Обычай сочетать празднество с пиршествами свидетельствует о том, что практика учитывает способность вкусовой чувствительности, связанной с воздействием на вегетативную нервную систему, влиять на чувственный тон общего самочувствия. Роль вкусовых ощущений в процессе еды обусловлена состоянием потребности в пище. По мере усиления этой потребности требовательность уменьшается: голодный человек съест и менее вкусную пищу; сытого прельстит лишь то, что покажется ему соблазнительным во вкусовом отношении.
Как и обонятельные ощущения, связанные с воздействиями на вегетативную нервную систему, вкусовая чувствительность может тоже давать разнообразные более или менее острые и приятные ощущения. <...> Хотя нормальный человек со значительно развитыми общественными, культурными интересами, живет не для того, чтобы есть, а ест для того, чтобы жить и работать. Поэтому тонкие оттенки вкусовых ощущений в системе человеческого поведения играют очень подчиненную роль.
СЛУХОВЫЕ ОЩУЩЕНИЯ
Особое значение слуха у человека связано с восприятием речи и музыки. Слуховые ощущения являются отражением воздействующих на слуховой рецептор звуковых волн, которые порождаются звучащим телом и представляют собой переменное сгущение и разрежение воздуха. Звуковые волны обладают, во-первых, различной амплитудой колебания. Под амплитудой колебания разумеют наибольшее отклонение звучащего тела от состояния равновесия или покоя. Чем больше амплитуда колебания, тем сильнее звук, и, наоборот, чем меньше амплитуда, тем звук слабее. Сила звука прямо пропорциональна квадрату амплитуды. Эта сила зависит также от расстояния уха от источника звука и от той среды, в которой распространяется звук. Для измерения силы звука существуют специальные приборы, дающие возможность измерять ее в единицах энергии.
Звуковые волны различаются, во-вторых, по частоте или продолжительности колебаний. Длина волны обратно пропорциональна числу колебаний и прямо пропорциональна периоду колебаний источника звука. Волны различного числа
---------------------------------------------------
В подготовке настоящего раздела существенную помощь оказала наша сотрудница В. Е. Сыркина, сочетающая психологическую и музыкальную специальности. Благодаря любезности Б. М. Теплова нам удалось также частично использовать в этом разделе его еще не опубликованную работу.
---------------------------------------------------
колебаний в 1 с или в период колебания дают звуки, различные по высоте: волны с колебаниями большой частоты (и малого периода колебаний) отражаются в виде высоких звуков, волны с колебаниями малой частоты (и большого периода колебаний) отражаются в виде низких звуков.
Звуковые волны, вызываемые звучащим телом, источником звука, различаются, в-третьих, формой колебаний, т. е. формой той периодической кривой, в которой абсциссы пропорциональны времени, а ординаты - удалениям колеблющейся точки от своего положения равновесия. Форма колебаний звуковой волны отражается в тембре звука - том специфическом качестве, которым звуки той же высоты и силы на различных инструментах (рояль, скрипка, флейта и т. д.) отличаются друг от друга.
Зависимость между формой колебания звуковой волны и тембром не однозначна. Если два тона имеют различный тембр, то можно определенно сказать, что они вызываются колебаниями различной формы, но не наоборот. Тоны могут иметь совершенно одинаковый тембр, и, однако, форма колебаний их при этом может быть различна. Другими словами, формы колебаний разнообразнее и многочисленнее, чем различаемые ухом тоны. Слуховые ощущения могут вызываться как периодическими колебательными процессами, так и непериодическими с нерегулярно изменяющейся неустойчивой частотой и амплитудой колебаний. Первые отражаются в музыкальных звуках, вторые - в шумах.
Кривая музыкального звука может быть разложена чисто математическим путем по методу Фурье на отдельные, наложенные друг на друга синусоиды. Любая звуковая кривая, будучи сложным колебанием, может быть представлена как результат большего или меньшего числа синусоидальных колебаний, имеющих число колебаний в секунду, возрастающее, как ряд целых чисел 1,2,3, 4. Наиболее низкий тон, соответствующий 1, называется основным. Он имеет тот же период, как и сложный звук. Остальные простые тоны, имеющие вдвое, втрое, вчетверо и т. д. более частые колебания, называются верхними гармоническими, или частичными (парциальными), или обертонами.
Все слышимые звуки разделяются на шумы и музыкальные звуки. Первые отражают непериодические колебания неустойчивой частоты и амплитуды, вторые - периодические колебания. Между музыкальными звуками и шумами нет, однако, резкой грани. Акустическая составная часть шума часто носит ярко выраженный музыкальный характер и содержит разнообразные тоны, которые легко улавливаются опытным ухом. Свист ветра, визг пилы, различные шипящие шумы с включенными в них высокими тонами резко отличаются от шумов гула и журчания, характеризующихся низкими тонами. Отсутствием резкой границы между тонами и шумами объясняется то, что многие композиторы прекрасно умеют изображать музыкальными звуками различные шумы (журчание ручья, жужжание прялки в романсах Ф. Шуберта, шум моря, лязг оружия у Н. А. Римского-Корсакова и т. д.).
В звуках человеческой речи также представлены как шумы, так и музыкальные звуки. Основными свойствами всякого звука являются: 1) его громкость, 2) высота и 3) тембр.
1, Громкость. Громкость зависит от силы, или амплитуды, колебаний звуковой волны. Сила звука и громкость - понятия неравнозначные. Сила звука объективно характеризует физический процесс независимо от того, воспринимается он слушателем или нет; громкость - качество воспринимаемого звука. Если расположить громкости одного и того же звука в виде ряда, возрастающего в том же направлении, что и сила звука, и руководствоваться воспринимаемыми ухом ступенями прироста громкости (при непрерывном увеличении силы звука), то окажется, что громкость вырастает значительно медленнее силы звука.
Согласно закону Вебера-Фехнера, громкость некоторого звука будет пропорциональна логарифму отношения его силы J к силе того же самого звука на пороге слышимости J": L= K-log J/Jo В этом равенстве К - коэффициент пропорциональности, a L выражает величину, характеризующую громкость звука, сила которого равна J; ее обычно называют уровнем звука. Если коэффициент пропорциональности, являющийся величиной произвольной, принять равным единице, то уровень звука выразится в единицах, получивших название белов:L = log J/Jo Б
Практически оказалось более удобным пользоваться единицами, в 10 раз меньшими; эти единицы получили название децибелов. Коэффициент К при этом, очевидно, равняется 10. Таким образом: L=10 .1og J/Jo дВ Минимальный прирост громкости, воспринимаемый человеческим ухом, равен примерно 1дБ. <...>
Известно, что закон Вебера-Фехнера теряет силу при слабых раздражениях; поэтому уровень громкости очень слабых звуков не дает количественного представления об их субъективной громкости. Согласно новейшим работам, при определении разностного порога следует учитывать изменение высоты звуков. Для низких тонов громкость растет значительно быстрее, чем для высоких. Количественное измерение громкости, непосредственно ощущаемой нашим слухом, не столь точно, как оценка на слух высоты тонов. Однако в музыке давно применяются динамические обозначения, служащие для практического определения величины громкости. Таковы обозначения: ррр (пиано-пианиссимо), рр (пианиссимо), р (пиано), тр (меццо-пиано), mf (меццо-форте), ff (фортиссимо), fff (форте-фортиссимо). Последовательные обозначения этой шкалы означают примерно удвоение громкости.
Человек может без всякой предварительной тренировки оценивать изменения громкости в некоторое (небольшое) число раз (в 2, 3, 4 раза). При этом удвоение громкости получается примерно как раз при прибавке около 20 дБ. Дальнейшая оценка увеличения громкости (более чем в 4 раза) уже не удается. Исследования, посвященные этому вопросу, дали результаты, резко расходящиеся с законом Вебера-Фехнера1. Они показали также наличие значительных индивидуальных отличий при оценке удвоения громкостей.
------------------------------------------
'Расхождение закона Вебера-Фехнера с опытными данными объясняется, по-видимому, тем, что произведенное Фехнером интегрирование закона Вебера является не вполне законной математической операцией. Фехнер принял разностный порог за величину бесконечно малую, между тем как в действительности это величина конечная, да к тому же быстрорастущая при слабых звуках.
----------------------------------------
При воздействии звука в слуховом аппарате происходят процессы адаптации, изменяющие его чувствительность. Однако в области слуховых ощущений адаптация очень невелика и обнаруживает значительные индивидуальные отклонения. Особенно сильно сказывается действие адаптации при внезапном изменении силы звука. Это так называемый эффект контраста.
Измерение громкости обычно производится в децибелах. С. Н. Ржевкин указывает, однако, что шкала децибелов не является удовлетворительной для количественной оценки натуральной громкости. Например, шум в поезде метро на полном ходу оценивается в 95 д Б, а тикание часов на расстоянии 0,5 м - в 30 дБ. Таким образом, по шкале децибелов отношение равно всего 3, в то время как для непосредственного ощущения первый шум почти неизмеримо больше второго. <... >
2. Высота. Высота звука отражает частоту колебаний звуковой волны. Далеко не все звуки воспринимаются нашим ухом. Как ультразвуки (звуки с большой частотой), так и инфразвуки (звуки с очень медленными колебаниями) остаются вне пределов нашей слышимости. Нижняя граница слуха у человека составляет примерно 15-19 колебаний; верхняя - приблизительно 20000, причем у отдельных людей чувствительность уха может давать различные индивидуальные отклонения. Обе границы изменчивы, верхняя в особенности в зависимости от возраста; у пожилых людей чувствительность к высоким тонам постепенно падает. У животных верхняя граница слуха значительно выше, чем у человека; у собаки она доходит до 38 000 Гц (колебаний в секунду).
При воздействии частот выше 15 000 Гц ухо становится гораздо менее чувствительным; теряется способность различать высоту тона. При 19 000 Гц предельно слышимыми оказываются лишь звуки, в миллион раз более интенсивные, чем при 14 000 Гц. При повышении интенсивности высоких звуков возникает ощущение неприятного щекотания в ухе (осязание звука), а затем чувство боли. Область слухового восприятия охватывает свыше 10 октав и ограничена сверху порогом осязания, снизу порогом слышимости. Внутри этой области лежат все воспринимаемые ухом звуки различной силы и высоты. Наименьшая сила требуется для восприятия звуков от 1000 до 3000 Гц. В этой области ухо является наиболее чувствительным. На повышенную чувствительность уха в области 2000-3000 Гц указывал еще Г. Л. Ф. Гельмгольц; он объяснял это обстоятельство собственным тоном барабанной перепонки.
Величина порога различения, или разностного порога, высоты (по данным Т. Пэра, В. Штрауба, Б. М. Теплова) в средних октавах у большинства людей находится в пределах от 6 до 40 центов (цент - сотая доля темперированного полутона). У высокоодаренных в музыкальном отношении детей, обследованных Л. В. Благонадежиной, пороги оказались равны 6-21 центам.
Существует собственно два порога различения высоты: 1) порог простого различения и 2) порог направления (В. Прейер и др.). Иногда при малых раз-личениях высоты испытуемый замечает различие в высоте, не будучи, однако, в состоянии сказать, какой из двух звуков выше. Высота звука, как она обычно воспринимается в шумах и звуках речи, включает два различных компонента - собственно высоту и тембровую характеристику.
В звуках сложного состава изменение высоты связано с изменением некоторых тембровых свойств. Объясняется это тем, что при увеличении частоты колебаний неизбежно уменьшается число частотных тонов, доступных нашему слуховому аппарату. В шумовом и речевом слышании эти два компонента высоты не дифференцируются. Вычленение высоты в собственном смысле слова из ее тембровых компонентов является характерным признаком музыкального слышания (Б. М. Теплов). Оно