Хронограф
18152229
29162330
310172431
4111825
5121926
6132027
7142128

<декабрь>

Путеводители

Неслышно убивающая грязь в ушах

Вопреки очевидности, человеку свойственно почти не обращать внимания на шум — ведь он не несет никакой информации

Участки земли в пригородах крупных городов, по роковому стечению обстоятельств оказавшиеся вблизи крупных аэропортов, стремительно теряют в цене. Один только звук пролетающих над ними самолетов сократит срок жизни тем, кто тут поселится, на доброе десятилетие. Фото (Creative Commons license): elyob

Власти северного Гоа приняли решение бороться с шумом. Необходимый комплекс мер будут разрабатывать четырнадцать членов свежеизбранного мониторингового комитета (Noise pollution monitoring committee). Начнёт этот комитет свою работу 1 октября, в его состав войдут семь официальных лиц и семь представителей общественности. Все они будут тесно взаимодействовать с полицией, однако никаких строгих мер на первое время не предусмотрено. Работа комитета будет заключаться только в том, чтобы убеждать владельцев пляжных «шэков» и танцполов в необходимости ограничивать громкость музыки и время их работы. Не вызывает сомнения, что это многим не понравится. Однако и власти, и общественность к проявлениям недовольства готовы. На побережье стало слишком шумно.

Озабоченность выражают и городские власти Сеула: запланированное снижение городского шума до предельных значений в 65 дБ звукового давления с лихвой перекрывается и достигает сейчас 68 дБ. Там борьба с шумом была начата гораздо раньше, чем в Индии, — соответствующая комиссия была создана в 1991 году. За прошедшее время в неё обратились 2 086 пострадавших от неблагоприятной для здоровья городской среды. В 86%, что соответствует 1790 случаям, основным фактором был шум или вибрации.

Для России проблема шумового загрязнения пока остается несколько маргинальной. Даже активисты «экологических» движений поднимают этот вопрос довольно редко. Видимо, по их мнению, есть у нас значительно более чувствительные «болевые точки». В стране действуют старые ГОСТы, но они давно уже не соответствуют никакой реальности, и на них по большей части просто не обращают внимания. Одна из первых массовых акций властей по защите населения от слишком явного ухудшения акустических условий существования датируется концом 90-х, когда в Москве строилось третье транспортное кольцо. В окнах домов, оказавшихся в неприятной близости к новой загруженной магистрали, за государственные деньги были вставлены пластиковые стеклопакеты. Этот способ решения проблемы сейчас считается никуда не годным, поскольку упомянутые ГОСТы обязывают проводить замеры уровня шумов, когда обеспечены необходимые условия проветривания помещений. А эффективность звукоизоляции стеклопакетов при проветривании практически нулевая.

Эффективность мер, предпринимаемых южнокорейским правительством по борьбе с шумовым загрязнением, становится очевидна гражданам столицы благодаря таким черным ящикам. Они производит измерение уровня шума, а результат высвечивается на табло. Фото (Creative Commons license): Karl Baron

Можно себе представить, какой силы протесты проходили бы где-нибудь в Париже при аналогичной акции. Однако в российской столице несчастное сочетание необеспеченности транспортных нужд с небрежением акустическими условиями существования граждан привело к тому, что одни о ГОСТах забыли, а другие о них не вспомнили. Теперь в Москве действует мониторинговая служба и с 2007 года разрабатывается «Концепция снижения уровня шума и вибрации». В качестве предельного значения для шума в ночное время неформальным образом выбраны 55 дБ (против 40 дБ по ГОСТу) и ведутся разговоры о необходимости приближения к сеульским 65 дБ. Впрочем, эти разговоры все равно «в пользу бедных», так как по данным «Мосэкомониторинга», приводимым газетой «КоммерсантЪ», на 75% городских территорий уровень шума, измеренный вблизи фасадов зданий, превышает 80 дБ.

Давление на уши

Наиболее понятное и очевидное воздействие ненужных звуков — повышенное давление воздуха на барабанные перепонки. Избыток давления в звуковой волне измеряется в децибелах по логарифмической шкале. А это означает, что увеличение громкости на 10 дБ соответствует росту давления в корень квадратный из десяти раз или десятикратному увеличению поглощенной барабанной перепонкой энергии. Поэтому три децибела в отличии реальных и желаемых значений в уровне сеульского шума подразумевают более чем двукратное превышение мощности, с которой городской воздух терзает барабанные перепонки горожан. Естественно предположить, что при этом заметно увеличивается вероятность их повреждения.

Однако уши человека обладают большим запасом прочности. Болевые ощущения начинаются лишь при 90–95 дБ, а разрыв происходит и вообще при 150–180 дБ. Правда, шумовая специфика тут ни при чём. Громкие звуки опасны сами по себе, даже если речь идёт о музыке. При этом с музыкально организованными звуками возникают отдельные проблемы, не имеющие прямого отношения к их громкости. Ещё Платон (Πλατων, 428–348/347 годы до н. э.) предостерегал, что музыку, написанную в некоторых музыкальных ладах, не следует давать слушать молодёжи. В наше время психиатрам приходится говорить о звуковом или музыкальном опьянении и о наркотической музыке.

Не все звуки полезно слышать детям, а шум вреден для всех. Фото (Creative Commons license): Kojach

Впрочем, если специфически организованные звуки обладают особым эффектом, то и отсутствие такой организации также может производить эффект, при возрастании громкости только усиливающийся. Было замечено, что вред здоровью от таких дезорганизованных звуков начинает появляться как раз при 65–70 дБ, хотя он и зависит от полного количества поглощенной энергии. Поэтому каждое повышение звукового давления на 3 дБ подразумевает двукратное сокращение времени, в течение которого воздействие шума на организм безопасно.

Природа шума

По одной из версий, предлагаемой, например, словарём Фасмера, само слово «шум» происходит от звука, обозначаемого его первой буквой — «ш». Такое шипение как нельзя лучше соответствует тому, что этим словом подразумевается. Главное отличие шума от музыкального звука в его неорганизованности и размытой частотной характеристике. Энергия, переносимая акустической волной музыкального звука, имеет характерный всплеск вблизи основной частоты — график спектральной плотности от частоты похож на колокольчик с экспоненциально спадающими до нуля краями. Такие же колокольчики, только пониже, образуются на частотах, соответствующих обертонам.

Шипение больше всего похоже на так называемый белый шум. Его спектральная плотность не зависит от частоты, а её график представляет собой горизонтальную прямую линию. Конечно, так только говорится, что плотность от частоты не зависит — на самом деле акустическая волна с такой спектральной плотностью должна переносить бесконечную энергию и, стало быть, походит скорее на атомный взрыв, а не на простое шипение. Так что спектральная плотность должна быть постоянной лишь в каком-то относительно небольшом интервале, за пределами которого она снова спадает по экспоненциальному закону. Обычно полагается, что этот интервал не меньше одной октавы — то есть частота на верхней границе интервала не менее чем вдвое превышает частоту на нижней.

Если график спектральной плотности имеет наклон, то шум называется цветным: при положительном наклоне он «синеет», при отрицательном — «краснеет». В бытовых шумах после белого особое место занимает розовый. При этом энергия волны, заключённая в любом высотном интервале, остаётся всё время одной и той же и пропорциональна логарифму отношения частот, этот интервал ограничивающих. Поэтому энергия первой октавы окажется равной энергии второй. Но человеческое ухо устроено таким образом, что все равно более высокие звуки будут казаться более тихими.

Розовый шум, как и белый, не может иметь неограниченный спектр, и на его краях спектральная плотность должна экспоненциально стремиться к нулю. Ухо воспримет его глухим рокотом, выделив в нём основную частоту, соответствующую пику спектра — тому месту графика, откуда собственно и начинается розовый шум. Наиболее точно такому шуму соответствует ротор вертолета.

Однако размытая на широкий частотный интервал спектральная плотность — это лишь одна из физических характеристик шума. Не менее важен и его хаотический характер. Звук ведёт себя и воспринимается ухом так, словно звонит бесконечное множество маленьких колокольчиков (или, наоборот, очень больших — лишь бы только каждый из них звонил очень тихо), ничего не знающих друг о друге и звонящих поэтому так, словно никого и ничего больше вокруг них нет. Благодаря беспорядочности производимых звуков акустический шум давно уже превратился в модель разнообразных других видов «шума». Можно говорить о «тепловом шуме в электрических сетях», когда электроны в проводниках сбиваются с «прямого пути» и вместо того, чтобы переносить электрический заряд вдоль проводника, его только нагревают. Говорят о статистическом шуме даже психологи, когда испытуемые совершают ошибки в проводимых с ними экспериментах.

Спектрограмма баховского хорала. По вертикали отложены частоты, по горизонтали — время. Цветом обозначена спектральная плотность: большей мощности звуковой волны соответствует красный цвет, меньшей — фиолетовый. Красные точки на фиолетовом фоне — это обертоны музыкальных звуков. Белому шуму соответствовала бы однотонная спектрограмма. Розовому — монотонное посинение к верхней её границе. Фото (Creative Commons license): dobroide

Шумовая дезориентация

Развитие тугоухости — не самое опасное и не самое распространённое следствие шумового загрязнения. Чаще всего медики упоминают рост артериального кровяного давления, неврозы, сердечно-сосудистые заболевания. Уже сама эта привязка указывает, что воздействие шума на организм вероятнее всего опосредовано человеческой психикой: давление растёт, когда человек нервничает.

Тому есть и довольно простое объяснение. Человек окружен шумами, однако, как правило, он умеет выделять полезный сигнал на их фоне. Характерно, что выделение происходит даже в тех случаях, когда уровень шума значительно превышает уровень полезного сигнала. Людям удаётся переговариваться вблизи водопада или в кабине ревущего истребителя, а всё потому, что в мозг «вшита программа», позволяющая анализировать случайную компоненту в спектре воспринимаемого ухом звука.

Однако чем выше уровень шума, тем больше вероятность не услышать что-то важное. Инстинкт заставляет концентрировать внимание. Чем интенсивнее шум, тем больше опасность прослушать что-нибудь важное и тем внимательнее человек прислушивается, тем больше нервничает.

Вполне естественные последствия такого напряжения — постоянный фантомный шум в ушах, даже когда реального шума нет, или бессонница — были зафиксированы медиками многих стран. В соответствии с данными, приводившимися на конференции ВОЗ в Будапеште в 2004 году, 10% жителей Европы страдают от хронических расстройств сна. Причиной большинства из них назывался инвайроментальный шум (environmental noise). При этом на постоянный шум в ушах жалуются не менее 3% европейцев.

На международной конференции Internoise-2007, проходившей в Стамбуле с 28 по 31 августа 2007 года, известный английский аудиолог Дипак Прашер (Deepak Prasher) подчёркивал, что негативное воздействие шума на человеческое здоровье на протяжении долгих лет категорически недооценивалось. Недооценивалось даже им самим, даже тогда, когда он говорил четырьмя годами раньше: «Шум убивает!».

Количество преждевременных смертей, вызванных чрезмерным шумовым фоном особенно в ночное время, пока никем не подсчитывалось специально, — говорил он в Стамбуле. — Однако уже сейчас ясно, что оно исчисляется сотнями тысяч ежегодно. Биологическое действие шума практически незаметно, и даже в тех случаях, когда человеку кажется, что он привык к постоянному шуму и перестал его замечать, разрушение организма не прекращается.

В том же 2007 году профессор Прашер вместе с профессором медицинского отделения Лондонского университетского колледжа (UCL EAR Institute) Линдой Лакшен (Linda Luxon) опубликовал результаты своих многолетних исследований в книге «Noise and its effects».

Измерение уровня шумов на хайвее вблизи аэропорта Логан в Бостоне (США). Используемый прибор учитывает разницу слухового восприятия различных частот, «взвешивая» спектральную плотность с помощью весовой функции А. Поэтому на циферблате стоит обозначение dB(A). Результат измерения — 86 dB(A). Фото (Creative Commons license): U.S. National Archives

Производимый людьми шум оказался почти в равной мере опасен не только людям. От него страдают многие на нашей планете. В декабре прошлого года на конференции ЮНЕП (UNEP) в Риме приводились тревожные данные относительно морских животных. Рост шумового загрязнения океанов приводит к тому, что киты и дельфины не в состоянии больше нормально охотиться и общаться друг с другом. «Подводные шумы, создаваемые в результате человеческой деятельности, уже вызывают своего рода акустический туман и какофонию во многих частях мирового океана и морей», — говорилось в официальном коммюнике ООН.

Реакция на шумовое загрязнение морских животных в корне отличается от реакции людей. Как показывают документы ВОЗ, люди просто чаще болеют, у них меняется статистика заболеваний, сокращается продолжительность жизни в определенных социальных группах (на фоне, тем не менее, роста продолжительности жизни в среднем). Киты и дельфины кончают жизнь самоубийством, выбрасываясь на сушу. 

В чем причина такой реакции, пока доподлинно не известно. Возможно, им начинает казаться, что они теряют слух. Возможно, шум вызывает у них помешательство. Есть и другие объяснения, также связывающие массовые самоубийства с ростом уровня шумов.

На неожиданные физиологические последствия влияния шума учёные обращали внимание ещё в 1970-е годы. Тогда были найдены отклонения в формировании коры головного мозга у певчих птиц, крыс и парнокопытных, замедления развития, иногда необратимые, и нарушения половой самоидентификации.

Эти работы были продолжены. Более новые результаты, в частности полученные Эдуардом Чангом (Edward Chang) и Майклом Мерценичем (Micheal Merzenich) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (University of California, San Francisco) в 2003 году, говорят об однозначной зависимости между отставанием в формировании коры головного мозга у новорождённых крыс, если крысы находятся в условиях постоянно действующего шумового воздействия. Не лишним будет отметить, что музыкально организованные звуки той же интенсивности задержки не вызывают.

Хаос в голове

Объяснение неожиданно разрушительного воздействия шума на высшую нервную деятельность можно попытаться найти в случайных, или, как принято говорить, стохастических процессах, лежащих в основе самой этой деятельности. Каждому знакомо чувство, когда приходит идея. «Осенило!» — говорим мы. Но что это значит? Почему именно в этот самый момент? Это в очень большой степени случайность — даже в тех случаях, когда в этой случайности находит своё выражение закономерность.

Психологи давно уже обратили внимание, что многие психические процессы по своей структуре похожи на «розовый шум»: та же непредсказуемость наступления отдельного психического события, при монотонном снижении его вероятности с ростом интенсивности. Условно говоря, в одну и ту же голову в десять раз более умная мысль в десять раз реже приходит. Первые попытки применить к описанию работы сознания созданную в 1980-е годы теорию хаоса делались тогда же в 1980-е годы. Они не могут считаться в полной мере успешными, но кое-что выяснить удалось.

Представим себе коническую песчаную гору. Она насыпается всё выше и выше, и вдруг в какой-то момент обваливается. При том, что поведение каждой песчинки описывается уравнениями классической механики, поведение всей горы случайно, для него есть только некоторые эмпирически установленные закономерности. Она всё время пребывает на границе упорядоченного и дезорганизованного состояний. Это шаткое равновесие называют сейчас самоорганизующейся критичностью (self organized criticality).

Беруши иногда спасают положение, но они совсем не панацея. Фото (Creative Commons license): Quinn Dombrowski

Человеческий мозг представляет собой ещё один пример самоорганизующейся критичности. Как выясняется, именно постоянная близость к хаосу делает возможным решать задачи и передавать информацию. Избыток хаоса в сигналах, получаемых мозгом от органов чувств, зримо или незримо выталкивают его из того шаткого равновесия, в котором он пребывает.

Современная цивилизация принесла с собой много благ и избавила человека от многих страданий. Но благодаря ей же человек окружил себя множеством лишних вещей и, как теперь выясняется, лишних звуков. Как с ними справиться, будет решать ООН.

Дмитрий Баюк, 30.09.2009

 

Новости партнёров