Бытует мнение, что очень сильный голос способен обратить стеклянные предметы в осколки. Мы проверили, так ли это.

Многие помнят замечательный советский фильм «Волшебный голос Джельсомино» по сказке Джанни Родари. Его герой обладал столь удивительными голосовыми связками, что мог разрушать стены, не говоря уже об обычном оконном стекле. Но если мальчик добивался этого непроизвольно, без усилий, то в реальной жизни всё обстоит иначе. Ходят легенды о том, что обладатели особо впечатляющих вокальных данных (как правило, оперные певцы) способны своим голосом заставить лопнуть небольшой стеклянный предмет, например бокал. Одна из самых известных подобных легенд — о великом басе Фёдоре Шаляпине. «Когда он пел на полную мощь, гасли свечи, тряслись люстры, трескались гранёные стаканы» — примерно так сила баса Шаляпина описывается в многочисленных источниках в Сети. Грот Шаляпина возле посёлка Новый Свет в Крыму получил, по легенде, название за то, что, когда маэстро выступал здесь, его мощный голос отразился от стен и разнёс вдребезги бокал с шампанским в руке певца. С другой стороны, жена знаменитого тенора Энрико Карузо в своей книге опровергает аналогичную легенду о своём муже.

В 70-е годы в США была популярна реклама динамиков фирмы Memorex. В ней бокалы лопались от голоса первой леди джаза Эллы Фицджеральд. Однако реклама — это информация, верить которой безоговорочно не стоит:

Поскольку речь здесь идёт о физическом явлении, хотелось бы иметь как его теоретическое обоснование, так и практическое подтверждение. Начнём с первого.

Звук — это волновые колебания, распространяемые в пространстве с определённой частотой. Волна, доходя до стекла, заставляет его вибрировать. Здесь мы имеем дело с таким явлением, как резонанс, который проявляется в резком увеличении амплитуды колебаний при совпадении частоты звука с частотой колебаний, характерной для стекла данной толщины, состава и формы.

Гармония этих двух частот, помноженная на достаточную мощность, может заставить стекло лопнуть. Иными словами, если говорить на примере бокала для вина, для этого нужно издать звук, частота которого совпадает с резонансной частотой собственных колебаний бокала. Интуитивно понятно, что это как минимум должен быть достаточно мощный звук. Но как определить его необходимые и достаточные параметры?

Вот что об этом пишет известный голландский профессор Уолтер Левин в своей книге «Глазами физика»:

«Я лично никогда не видел оперного певца, разбивающего голосом бокал, поэтому и не привлекаю их к своим экспериментам. Я беру бокал, легонько стучу по нему ложкой и измеряю его основную частоту с помощью осциллографа — понятно, что она варьируется от бокала к бокалу, но для тех, которые я использую, всегда колеблется где-то в диапазоне от 440 до 480 герц. Затем я электронным способом генерирую звук точно такой же частоты (ну, совсем точно, конечно, это сделать невозможно, но я стараюсь получить максимально близкое значение). Я прикладываю бокал к усилителю и медленно увеличиваю громкость. Зачем я это делаю? Потому что чем громче звук, тем больше энергии в виде звуковой волны будет ударяться в стекло. И чем больше амплитуда колебаний в бокале, тем больше стекло будет прогибаться внутрь и выгибаться обратно — до тех пор, пока не разобьётся (на что я и рассчитываю, проводя демонстрацию).

Чтобы показать, что стекло вибрирует, я крупно навожу на него камеру и подсвечиваю лучом стробоскопа, отрегулированным на несколько иную частоту, нежели звук. Это просто невероятно! Вы видите, как бокал начинает вибрировать; его две противоположные стороны сначала сходятся, а затем расходятся, и расстояние, на которое они смещаются, растёт и растёт по мере увеличения громкости динамика. Иногда мне приходится немного настроить частоту, а потом бац! — и стеклянные осколки. Эта часть эксперимента особенно нравится студентам; они просто дождаться не могут, пока стекло лопнет».

Так мы плавно перешли к экспериментальной части. В примере Левина бокал разбивался с помощью технического прибора, а нас интересует воздействие человеческого голоса. Естественно было бы поинтересоваться, не занимались ли этим вопросом создатели знаменитой передачи «Разрушители легенд», которые любят проверять различные устойчивые стереотипы, связанные с физическими явлениями. И действительно, уже в первом сезоне знаменитого шоу вышел эпизод под названием Breaking Glass («Разбить бокал»).

Создатели программы для достижения своей цели пригласили рок-певца и тренера по вокалу Джейми Вендеру. Разбить бокал с помощью усилителя удалось достаточно быстро — это смогли сделать даже ведущие. Иное дело — добиться успеха одним лишь природным голосом. Вендера попробовал более десяти разных сосудов, прежде чем наткнулся на тот единственный, который раскололся от его могучего вокала:

Впервые доказательство того, что голос без посторонней помощи действительно может разбить стекло, было снято на видео. Следует отметить, что в своей победной попытке голос Вендеры достиг показателя в 105 дБ — почти так же громко, как отбойный молоток. Это гораздо выше возможностей обычного человека. Согласно журналу Scientific American, даже оперные певцы годами тренируются для воспроизведения устойчивых нот на громкости выше 100 дБ.

Кроме того, нельзя не обратить внимание на зависимость от конкретного бокала. Сосуды, которые выглядят одинаково невооружённым глазом, могут иметь радикально разную прочность на излом, что позволяет одним из них выдерживать гораздо более мощное воздействие, чем другим. Иными словами, успех здесь сильно зависит от расположения, глубины и формы микротрещин.

Тем не менее легенда, как мы убедились, абсолютно справедлива: человеческим голосом можно разбить стекло.