Хендрикс, Кобейн и Пейдж.
Все они отлично играют на гитаре,
но как их руки
создают ноты, ритм, мелодию и музыку?
Касание гитарной струны создаёт вибрацию, называемую «стоячей волной».
Некоторые участки струны, называемые узлами, совсем не двигаются,
тогда как колеблются другие участки, называемые антиузлами.
Вибрация проникает через шейку и струнодержатель гитары к её корпусу,
тогда как тонкое и гибкое дерево совершает колебания,
сталкивая и расталкивая молекулы воздуха.
Эти последовательные деформации создают звуковые волны,
и те, что создаются внутри гитары, в основном выходят через отверстие в деке.
В конечном итоге они достигают вашего уха,
которое преобразует их в электрические импульсы,
воспринимаемые мозгом как звуки.
Высота этих звуков зависит от частоты компрессий.
Быстро вибрирующая струна вызовет много компрессий в тесной последовательности,
производя высокий звук,
а медленная вибрация производит низкий звук.
На частоту вибрации струны влияют четыре вещи:
длина, напряжение, плотность и толщина.
Обычно гитарные струны обладают одинаковой длиной
и имеют аналогичные напряжения, но различаются по толщине и плотности.
Более толстые струны вибрируют медленнее, производя более низкие ноты.
Каждый раз, касаясь струны,
на самом деле вы создаёте несколько стоячих волн.
В них есть первая главная гармоника, определяющая высоту ноты,
есть также волны, называемые обертонами,
чьи частоты кратны частотам первой волны.
Все эти стоячие волны объединяются, чтобы создать сложную волну с богатым звуком.
Меняя способы перебора струн, вы получаете разные обертоны.
Коснувшись струны ближе к середине,
вы получите основные и нечётные кратные обертоны,
которые имеют антиузлы в середине струны.
Касаясь струны ближе к струнодержателю, вы получаете чётные кратные обертоны
и более звонкий звук.
Западная нотная азбука основана на серии обертонов вибрирующей струны.
Когда мы слышим одну ноту с другой, имеющей в два раз бо́льшую частоту,
её первый обертон,
они звучат столь гармонично, что мы обозначаем их одним символом
и определяем разницу между ними октавой.
Остальная часть звукоряда вмещается в этой октаве,
разделённая на двенадцать полушагов,
где частоты выше каждой предыдущей на 2^(1/12) тона.
Этот фактор определяет расстояние лада.
Каждый лад делит оставшуюся длину струны на 2 ^ (1/12),
увеличивая частоты на полтона.
Безладовые инструменты, например, скрипки,
легче производят бесконечное число частот между каждой нотой,
но на них сложнее добиться чистого звукоизвлечения.
Количество струн и их настройка
индивидуально подобраны под аккорды, которые мы любим играть,
и под физиологию наших рук.
Формы гитары и её материалы могут быть разными,
и оба эти параметра меняют характер и звук вибраций.
Играя на двух или более струнах одновременно,
вы создаёте новые образцы волн, например, аккорды и другие звуковые эффекты.
Например, когда вы играете две ноты, чьи частоты близки друг к другу,
их совмещение создаёт звуковую волну, амплитуда которой поднимается и падает,
производя пульсирующий эффект, который гитаристы называют боем.
Электрогитары дают даже больше возможностей звукоизвлечения.
Вибрации начинаются так же на струнах,
но потом они переводятся адаптером в электрические сигналы
и передаются на динамики, которые создают звуковые волны.
Между адаптерами и динамиками
есть возможность обработать волну по-разному,
для создания эффектов дисторции, овердрайва, «вау-вау», дилея и фленджера.
И чтобы вы не думали, что физика музыки нужна только для развлечения,
подумайте вот о чём.
Некоторые физики считают, что всё во Вселенной
создаётся гармоничными рядами крошечных, очень напряжённых струн.
Может, вся наша реальность —
лишь продолжительное соло некоего космического Джими Хендрикса?
Очевидно, тут всё гораздо сложнее, чем кажется на первый слух.