Разумеется, ни барабанная перепонка, ни слуховые косточки не воспринимают звуков; они нужны лишь для передачи, подведения звуков к органу, реагирующему на звуки. Таким органом является улитка. Она представляет собой полость в костной ткани, имеющую форму спирали, и действительно очень напоминает раковину морской улитки. У человека улитка имеет два с половиной завитка.
Барабанная перепонка представляет собой тоненькую, всего в одну десятую миллиметра, вогнутую внутрь пленку. Она колеблется в такт с попадающими в звуковой проход звуковыми волнами. Ее колебания передаются воздуху, заполняющему барабанную полость, и сложной шарнирной системе крохотных слуховых косточек, связанных между собою при помощи суставов, - молоточку, наковальне и стремечку. Рукоятка молоточка плотно сращена с барабанной перепонкой, а наконечник передает колебания перепонки наковальне, та, в свою очередь, - стремечку. Основание стремечка плотно прилегает к так называемому овальному окну, отверстию в черепе, за которым находится лабиринт: улитка и три полукружных канала, расположенные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. В черепе имеется и второе отверстие - круглое окно. Оно тоже выходит в барабанную полость и затянуто перепонкой.
Этот рисунок дает представление об устройстве уха человека. Внизу показана в разрезе улитка
В органе слуха ученые различают три основных отдела: наружное, среднее и внутреннее ухо. Первый отдел - ушная раковина и наружный слуховой проход. В его конце находится барабанная перепонка, а за ней - заполненная воздухом барабанная полость. Воздух в нее попадает через рот, он проходит по особому каналу - евстахиевой трубе, соединяющей барабанную полость с носоглоткой. Внутреннее ухо помещается в костной ткани черепа. Оно имеет очень сложную пространственную форму, и поэтому его часто называют лабиринтом.
Чтобы лучше понять, каковы же эти новые задачи, стоит коротко познакомиться с устройством человеческого уха, с его удивительными свойствами.
В последние годы назрели новые инженерные задачи. Но для их решения современных знаний о слухе недостаточно. В наши дни инженеры хотят знать не только свойства слуха, но и принципы действия слухового аппарата человека и животных. Разгадать их и применить на практике - чисто бионные задачи.
Теперь уже многое известно о нашем слухе. Именно благодаря этим знаниям в наш быт прочно вошли многие радиоэлектронные приборы: магнитофоны, стереофонические приемники и проигрыватели, слуховые протезы...
Объединение физиков, физиологов и радиоэлектроников, сообща улучшавших радиовещание и звукозапись, привело к созданию новой технической науки - электроакустики.
И все-таки, хотя изучение слуха ведется уже с давних времен, до двадцатых - тридцатых годов нашего века об этом чувстве было известно очень мало. По-настоящему слух начали исследовать лишь после того, как им заинтересовались инженеры: связисты и радиоэлектроники. К этому их привело бурное развитие телефонии, радиовещания, звукового кино и звукозаписи. Чтобы передаваемая речь была разборчивей, а качество звучания музыкальных радиопередач и граммофонных пластинок лучше, инженерам требовалось очень точно и подробно знать свойства нашего слуха. Но радиоэлектроника не только требовала новых данных о нашем слухе; она же дала ученым все приборы, необходимые для проведения тончайших исследований: точные микрофоны и излучатели звука, точные измерители звукового давления, электронные усилители и генераторы; инженеры спроектировали и построили специальные помещения, которые теперь известны под названием безэховых камер и сурдокамер.
Исследования слуха были возобновлены в Италии в XVI веке. Примерно через сто лет ученые Италии, Англии и Франции уже многое знали об устройстве органов слуха. Но как работает ухо, удалось объяснить лишь в последней трети прошлого века. В это время была сформулирована первая, верная во многом и по сей день, теория слуха. Ее создатель, один из крупнейших немецких физиков - Герман Гельмгольц (1821-1894), - много времени посвятил изучению физиологии слуха и зрения. Теория Гельмгольца стала тем надежным компасом, который указывал ученым правильное направление на пути исследований слуха.
Ухо и слух с давних пор интересуют ученых. Еще знаменитый Клавдий Гален, врач и естествоиспытатель, живший в Александрии, а потом в Риме почти восемнадцать веков назад, многое знал о строении органа слуха. Но Древний Рим пал, и наступила мрачная эпоха средневековья, когда развитие наук почти полностью остановилось на столетия, когда было забыто многое из того, что хорошо знали древние. Первой страной, где возродились науки и искусства, была Италия. Здесь на рубеже XIII и XIV веков наука начала с того, на чем остановилась в первые столетия нашей эры. Здесь, в этой стране, она дала мощные побеги. И недаром, обращаясь к истокам нынешней науки, мы часто встречаемся с учеными Италии.
Однако и горожанам не следует сетовать на свой слух. То, что теперь известно науке, убедительно доказывает его совершенство.
И еще одно. Если уж сравнивать способности животных и человека слышать звуки, то стоит исследовать слух охотника, ведущего примитивный образ жизни где-нибудь в лесах Амазонки, и слух животных, за которыми он охотится. Но такое исследование пока еще не проведено, хотя его результаты могли бы оказаться исключительно интересными. Ведь многие путешественники утверждают, что чувствительность слуха, острота зрения, чуткость обоняния у людей, ведущих примитивный образ жизни, значительно выше, чем у людей цивилизованных, особенно горожан. К сожалению, пока все научные данные о слухе и других органах чувств человека относятся в основном именно к горожанам.
В этом с человеком не сравнится ни собака, ни любое другое животное. Слух человека необыкновенно совершенен - он именно таков, какой требуется нам в жизни. Слух собаки тоже соответствует ее жизненным потребностям. Но поскольку потребности эти значительно примитивнее наших, то и слух у собак значительно проще слуха человека.
Итак, не верьте тем, кто утверждает, что слух собаки лучше человеческого. Собака лучше слышит некоторые звуки. Но слух - чувство значительно более сложное, чем простое восприятие тех или иных звуков. Слух - это способность анализировать, запоминать и извлекать из звуков полезную информацию.
То, что человек не воспринимает звуки, которые хорошо слышит собака, - факт такой же достоверный, как тот, что гоночный автомобиль гораздо быстрее автобуса. Быть может, то, что собака слышит некоторые недоступные человеку звуки, и сыграло основную роль, когда наши далекие пращуры решили приручить предков нынешних догов, овчарок, сенбернаров, такс и болонок. Несколько лет назад любители эксцентричных музыкальных записей гонялись за граммофонными пластинками, на которых была записана поющая собака. Этот музыкальный пес лаял, тявкал и завывал под музыку. Но делал он это не потому, что умел петь, а потому, что его так выдрессировали. Собаки хорошо слышат звуки, но ни одна из них не смогла бы сознательно отличить знаменитого "Чижика-пыжика" от прославленного "Собачьего вальса". Поющая собака не умела петь в подлинном смысле этого слова. А любой человек, не говоря уже о музыкантах, может очень точно воспроизвести сложнейшую мелодию.
Для этого мы прежде всего должны понять, что и с чем сравнивать. Можно ли, например, сравнивать пианино и звонок, очки и микроскоп, гоночный автомобиль и автобус? Конечно, пианино и звонок предназначены издавать звуки. Но роль и смысл этих звуков совершенно различны. Да, в очках и микроскопе главными частями являются стеклянные линзы. Но очки нужны, чтобы исправлять недостатки зрения, а микроскоп - чтобы получать увеличенные в сотни раз изображения мельчайших объектов. У гоночного автомобиля и у автобуса много сходных узлов и деталей: моторы, рулевое управление, тормоза, колеса, баки для бензина и так далее. Но назначение автобуса настолько отличается от назначения гоночного автомобиля, что сравнивать их по какому-то основному "автомобильному" признаку нельзя. Сказать, что гоночный автомобиль лучше автобуса - бессмысленно. Почти так же бессмысленно и утверждение, что слух собаки значительно совершеннее человеческого, ибо роль и назначение слуха собаки лишь частично совпадает с ролью и назначением нашего слуха.
Давайте разберемся, так ли это на самом деле.
Когда мы читаем или слушаем по радио о бионике, у нас часто создается впечатление, что эта молодая наука изучает животных, но не человека и что органы чувств животных значительно совершеннее человеческих. Многие из нас убеждены, что слух у кошек и собак во много раз лучше, чем у человека, а зрение наше уступает зрению орлов и некоторых других птиц.
Наш слух [1968 Штейнгауз А.И. - Инженер и прирада, или что такое бионика]
Комментариев нет:
Отправить комментарий