В современной астрофизике широко используется антропный принцип [1], который утверждает следующее - Вселенная устроена таким образом, что в ней может находиться наблюдатель. Набор значений мировых констант (скорость света, заряд электрона, постоянная Планка и т. п.) обеспечивает стабильность вещества - это необходимо для существования живых организмов. Представляет интерес рассмотреть на каком-либо примере вопрос, родственный антропному принципу: в какой степени существование человека, наблюдателя мыслящего, связано со свойствами окружающей среды? Поскольку для процесса мышления важнейшей является способность получать, перерабатывать и передавать информацию, мы остановимся на некоторых аспектах взаимосвязи между зрением и слухом, причем рассмотрим лишь малую часть этой проблемы.

Еще И. Ньютон указывал на аналогию между цветным зрением и слухом [2]. В XX в. значительные усилия были направлены на развитие нового направления в искусстве - цветомузыки [3].

В работе [4] впервые, насколько нам известно, обращено внимание на приблизительное равенство величины произведения скорости света C св на длину волны видимого светапроизведению скорости звука C зв на длину волны слышимого звука

(1)

В работе было высказано осторожное предположение о возможности введения квантов слышимого звука. Обсуждение этой гипотезы требует использования результатов специальных экспериментов, изучение которых авторы статьи в настоящее время проводят. Здесь мы остановимся на другом, информационном объяснении в соотношении (1).

То, что приблизительное равенство (1) носит не случайный характер, подтверждается анализом данных по исследованию речи. В фундаментальной книге [5] приведены результаты измерений спектральных характеристик речи. Из них следует, что спектральный максимум речи лежит в области соответствующей (1). Более того, положение пика этого максимума (550 Гц) совпадает со значением, которое получается из (1):

где - максимум кривой видности глаза 0,55 мкм [6].

стр. 134

Произведение имеет размерность и определяет скорость расплытия волнового пакета [7]. Оно входит в формулы, с помощью которых оценивается разрешающая способность приемных устройств, как оптических, так и акустических. Величина линейного разрешения

где D - характерный размер входной апертуры приемной системы;

t - время распространения излучения от объекта наблюдения (излучателя) до приемника.

Мы здесь не будем подробно обсуждать условия применимости формулы (2). Оценка элемента разрешения и поля зрения глаза и пространственного разрешения акустического анализатора, вычисленные с помощью формулы (2), дают следующие значения см на расстоянии с t =100 см, - угловое разрешение глаза, равное 3*10 -4 рад.

Линейный размер поля зрения глаза l п.зр. = 10 см на расстоянии равном 100 см. Угол соответствующий l п.зр. равен

Линейный размер разрешения слухового анализатора см, на расстоянии типичных для речевого контакта (300 см); угловое разрешение

Конечно, не только произведение определяет значения вышеприведенных величин, но и антропологические и физиологические параметры (размер сетчатки глаза, расстояние между чувствительными элементами глаза, поперечный размер головы и т. п.). Однако для нашего анализа важно, как именно связаны между собой величины, относящиеся к характеристикам оптического и акустического излучений.

Сравнение акустического разрешения с размером поля зрения глаза показало, что Это означает следующее. Возможности оптического и акустического каналов согласовали между собой так, что направление на источник звука определяется с точностью, достаточной для дальнейшей работы оптического анализатора. Глаз в свою очередь дает возможность получать более подробную информацию об источнике звука (это играет роль при небольших расстояниях до источника звука).

При значительных расстояниях высокая дальность работы оптического канала, в сочетании с хорошим пространственным разрешением, обеспечивает его функционирование в режиме "обнаружения цели". Интересно, что пространственное разрешение глаза таково, что на длинах порядка расстояния от наблюдателя до линии горизонта можно обнаружить объект, появление которого значимо для человека, например, заметить крупного зверя. Полученной с помощью зрения информацией индивидуум должен поделиться со своими соплеменниками. Включается

стр. 135

речевой канал, работающий в большом телесном угле, т. е. происходит преобразование оптической информации, полученной в узком телесном угле, в речевую, передаваемую почти во всех направлениях. Отметим, что возможности углового разрешения слухового тракта достаточны для идентификации источника речи.

Теперь рассмотрим вопрос о связи акустического и оптического каналов с другой позиции. Введем величину, равную произведению числа передаваемых элементов сообщения N на время распространения сигнала. Обозначим эту величину K. Ее можно трактовать как суммарное время задержки N элементов сообщения на длине L, где L - расстояние между источник и приемником.

где - время распространения от источника до приемника.

Разделив (3) на L получим суммарную задержку N элементов на единицу длины

Но N пропорциональна поэтому

Обратная величина пропорциональна С , она характеризует скорость передачи информации.

Более точно где l - длина сообщения. Тогда обратная величина 1 /K' имеет размерность скорости и ее можно условно назвать информационной скоростью передачи информации.

Приведенные оценки подтверждаются следующими соображениями. Для получения изображения какого-либо объекта требуется проанализировать множество элементов (до 10 6 ), каждый из которых имеет минимальный размер порядка а передача происходит с высокой скоростью - скорость света. Акустическая информация, в частности речь, несет в себе значительно меньше подробностей, она имеет обобщенный, многозначный характер. Сообщение состоит из относительно небольшого количества элементов, каждый из которых соответствует длине волны звука. Но и передача осуществляется с меньшей скоростью - скоростью звука.

стр. 136

Моделью преобразования оптической информации в акустическую является исполнение музыкального произведения "с листа". Каждая нота, в ее графическом виде представляет собой аналог элемента оптического изображения. Ее акустический эквивалент возникает при нажатии соответствующей клавиши инструмента. Звучание нескольких клавиш одновременно дает полную моментальную акустическую картину, которая развивается во времени.

Резюмируя вышеизложенное, можно утверждать, что приблизительное равенство действительно описывает преобразование человеком информации из оптической в акустическую, причем информационные возможности этих каналов оказываются согласованными.

Преобразование происходит:

1. Пространственное (из узкого телесного угла в широкий).

2. Пространственно-временное (видимая, относительно статичная картина преобразуется в ее речевой аналог, развернутый во времени).

Поскольку задается температурой на поверхности Солнца,

то можно говорить о том, что диапазон частот человеческой речи, также как и диапазон частот видимого света, определяется характеристиками излучения ближайшей к Земле звезды.

В заключении авторы выражают благодарность В. М. Акопову, А. А. Богатикову за полезные обсуждения.

--------------

1. Девис П. Случайная вселенная. М, 1985. С. 32448.

2. Ньютон И. Оптика. М., 1954. Ч. 2. С. 86 - 87.

3. Музыка света. Музычна Украина, Киев, 1971. С. 96.

4. Бендицкий А. Л. и др. Кванты слышимого звука? //Философские исследования. 2001. N3.

5. Фланаган Джон. Анализ и синтез в речи. М., 1968. С. 185 - 186.

6. Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г. Справочник по элементарной физике. М., 1980. С. 104. 7 Бом Д. Квантовая теория. М., 1961. С. 94, 127.

Постоянный адрес данной публикации: