Jak brzmi muzyka uchem fizyka?

Muzyka naśladuje relacje, które lubi nasz mózg. Współbrzmienie niektórych dźwięków naturalnie uznajemy za piękne i nie ma to związku z kulturą, ale z budową ludzkiego ucha. Mówił o tym prof. Ernest Bartnik podczas XIV Festiwalu Fizyki w Warszawie.

- Słuchanie muzyki jest drugą cechą, zaraz po umiejętnościach językowych, która odróżnia człowieka od zwierząt. Trele słowików to tylko zew godowy. Ptaki nie mają przyjemności ze słuchania muzyki - przekonywał prof. Ernest Bartnik z Instytutu Fizyki Teoretycznej UW w czasie wykładu "Piękno muzyki w opinii fizyka".

Jak tłumaczył wykładowca, dźwięk składa się z częstotliwości podstawowej i ze składowych harmonicznych, o proporcjonalnie malejących częstotliwościach. Jeśli stosunki częstotliwości podstawowych w dwóch dźwiękach są proste, składowe harmoniczne pokrywają się, a jeśli stosunki są trudniejsze do opisania - harmoniczne mają całkowicie różne częstotliwości. - Kiedy ucho słyszy jednocześnie dźwięk  "c" i "cis", odczuwa za wiele sygnałów jednocześnie i dźwięk jest nieharmoniczny i nieprzyjemny do słuchania - wyjaśniał naukowiec.

Dzisiejszy sposób strojenia instrumentów nie pokrywa się idealnie z tym, co ludzkie ucho uważa za piękne. Dzięki współczesnemu strojeniu łatwiejsza jest transpozycja utworu, a więc dopasowanie go do możliwości różnych instrumentów, ale cierpi przez to współbrzmienie dźwięków, które nie jest dokładnie dopasowane do możliwości ucha. Jak mówił w czasie wykładu Bartnik, "było to rozwiązanie zaproponowane przez zbrodniarza Jana Sebastiana Bacha."

"Jest jednocześnie powtarzalna, ale i zaskakująca. Zmienia się w sposób ciekawy" - wyjaśniał Bartnik. Dodał, że mózg szuka właśnie takiego rodzaju powiązań między dźwiękami. Jeśli dźwięki są zbyt silnie skorelowane i powtarzają się, są eliminowane przez mózg. Dlatego po jakimś czasie nie słyszymy np. szumu rzeki. Jeśli natomiast powiązania między dźwiękami są bardzo słabe, mózg jest podrażniony i męczy się.

- Przyjemność sprawia jednak słuchanie sygnału skorelowanego tak, jak ludzka mowa. Mózg lubi analizować tego typu sygnały. Muzyka naśladuje więc subtelne relacje, jakie lubi nasz mózg - powiedział naukowiec. Najbliższy mowie stopień autokorelacji występuje zaś w muzyce klasycznej.

Prof. Bartnik zwrócił uwagę na rolę ślimaka w słyszeniu dźwięków. Ślimak to część ucha wewnętrznego wypełniona płynem. Dzięki niej możliwe jest uchwycenie fal o częstotliwości znacznie większej niż tempo najszybszych ludzkich reakcji.