Несколько загадок

Наше ухо очень чувствительно, у нижней границы музыкального диапазона оно замечает изменение частоты колебаний всего на один герц, в середине диапазона - на два-три герца, в верхней его части - на пять герц. Другими словами, если частота возрастет, например, с 50 до 51 герца, с 800 до 803 герц, с 3000 до 3005, мы заметим, что звук стал выше. Вспомним, что границы музыкального диапазона простираются от 16 до 4700 герц. Нетрудно подсчитать, что человек в этом диапазоне может различить по высоте около полутора тысяч музыкальных звуков. Естественно предположить, что и в музыке должно использоваться столько же. Между тем их не набирается и сотни. Фортепиано, охватывающее чуть ли не весь диапазон, насчитывает лишь 88 звуков, и это почти все, что мы имеем. Можно добавить несколько самых высоких и самых низких звуков органа, но это не выручает: все равно число используемых в музыке звуков остается в полтора десятка раз меньше того количества, которое наше ухо способно воспринять и различить по высоте.

Такова главная загадка: почему человек выбрал меньше ста звуков из полутора тысяч возможных, а остальные оставил вне музыки вообще?

Не торопитесь отвечать, что трудно, мол, построить фортепиано с таким невероятным количеством клавиш, а если и удалось бы, то играть на нем будет очень сложно. Такое соображение хоть и логично, но не проясняет причину. Есть инструмент, который позволяет музыканту легко взять около четырехсот звуков, отличимых друг от друга по высоте. Это скрипка. На ее грифе нет порожков, и перемещение прижимающего струну пальца на один-два миллиметра уже дает звук другой высоты. Однако скрипач, какие бы сложные пьесы он ни играл в концерте, использует не четыреста, а всего около пятидесяти звуков, даже если выступает один, без сопровождения других инструментов, с которыми надо считаться.

Видите, мы взяли конкретный инструмент, а загадка осталась прежней: почему скрипач использует столь малую долю богатейшего звукового запаса скрипки?

Можно подойти к главной загадке с другой стороны и раздробить ее на несколько мелких. Почему у фортепиано одни клавиши белые, а другие черные? Почему черные располагаются не симметрично, а группами по две и по три? Почему между двумя соседними белыми клавишами кое-где нет черной? Почему звуки, извлекаемые белыми клавишами, имеют собственные названия, а те, что берутся черными, не имеют? Почему с каждой восьмой белой клавиши отсчет названий повторяется?

Вот какой ворох «почему»!

Элементарная арифметика даст нам ответы на заданные вопросы. А чтобы не получать эти ответы готовыми, придется рассмотреть краткую историю тех звуков, из которых человек построил все грандиозное здание музыки. Во имя ясности мы вынуждены будем что-то упрощать, а что-то смещать во времени, но эти вольности не коснутся сути.