Частота колебаний — цикл процесса, происходящий за одну секунду, который называется «герц», — легко измеряется в метрах, как принято для этой цели. Нота «до» средних октав фортепьяно издает звук частотой 256 герц в секунду. С понижением гаммы частота уменьшается, с повышением — увеличивается. Разумеется, герцы не обязательно связаны с музыкальными нотами. В экспериментах обычно используется гудение электрического вибратора. Я усаживался в лаборатории рядом с шимпанзе, и на голову нам обоим надевали наушники. Когда вибратор начинал гудеть, я должен был сообщать, слышу его или нет, а шимпанзе — нажимать на рычажок, получая кусок банана (или удар током, если нажимал на рычажок, не слыша вибратора). На мой слух, сигнал становился все слабей и слабей, пока совсем не исчез, тогда как сосед мой по-прежнему слышал звук и получал бананы.
Точно так же собаки обладают способностью слышать звуки очень высокой частоты. Человек начинает различать звуки частотой примерно в 20 герц и перестает — при частоте около 20 тысяч герц в секунду[15]. Собака тоже начинает слышать на частоте в 20 герц, но слышит и на частоте в 30 тысяч, а в ходе некоторых экспериментов даже в пределах от 35 до 70 тысяч. (Кошки слышат звуки частотой до 50 тысяч герц.).
Кроме частоты, надо учитывать и высоту звука. Это свойство звука зависит от скорости колебаний. Мы лучше всего слышим при скорости около двух тысяч колебаний в секунду, а собаки лучше всего слышат при скорости в четыре тысячи колебаний. Они реагируют на звуки, к которым мы глухи. Собака прекрасно слышит так называемый «беззвучный» свисток, или свисток Гальтона[16], тогда как мы различаем лишь глухое шипение. Кстати, многие свистки Гальтона оказываются совершенно бесполезными. Для использования их все необходимо проверять и настраивать.
Громкие звуки вызывают гораздо более сильную реакцию, чем те же самые, но тихие. Правда, собак можно научить реагировать на слабые сигналы, однако, если нужно добиться ответной реакции, когда их внимание обращено на что-то иное, звук должен быть значительно интенсивнее. Каждый владелец питомника знает, что тихие уговоры совершенно не помогают, когда требуется прекратить лай. Громкий окрик: «Тихо!» — быстро подействует на обученную собаку. Ездовые собаки, приученные понимать смысл хлопка или удара кнута (хорея), мгновенно реагируют на громкий щелчок. Один знаменитый каюр рассказывает, как во время перегона упряжки завязалась общая драка, которая могла закончиться катастрофой, — множество собак и людей получили бы тяжкие повреждения, прежде чем удалось бы разнять животных и развести по отдельным клеткам. Один громкий щелчок хорея — и каждая пара противников прекращала сражение! Но предварительно этим собакам пришлось усвоить, что его удар причиняет боль.
Чем ближе находишься к источнику звука, тем он кажется громче, так что ухо воспринимает наиболее близкий к нему звук как самый громкий. Обучаясь, собака приобретает способность устанавливать источник звука, который доносится до нее сзади. Человеку подобная точность не свойственна. Собаки не столь успешно локализуют звуки, раздающиеся сверху. Кошки различают такие звуки намного лучше.
Обученные собаки поразительно точно могут определить расположение источника звука. В этом они превосходят людей. Если представить, что собака заключена в круг, который делится на обычные 360 градусов, она устанавливает источник звука с точностью до пяти градусов. Теперь представьте, что вы стоите в комнате, держа ружье. Раздается сигнал, и вам предстоит выстрелить в том направлении. Вы не добьетесь такой точности, какую демонстрирует хорошо обученная собака, отыскивая источник звука, чтобы получить пищу.
Собака локализует звуки с одной или с двух сторон, и поскольку звуковые волны распространяются со скоростью всего в 1000 футов в секунду, важнее всего, вероятно, разница во времени, за которое звук достигает обоих ушей. Хорошо доказано, что эта разница существует. Составляет она лишь три десятитысячных доли секунды, но все равно ощутима.
Выдвигалось немало теорий для объяснения точности, с которой собака устанавливает источник звука. Некоторые, опираясь на многочисленные наблюдения, полагают, что она просто поворачивает голову к источнику звука.
Одна собака могла за пять с половиной ярдов определить разные источники звуков, расстояние между которыми составляло всего пять дюймов.
Проведено множество исследований слуховых способностей собак, причем в ходе некоторых из них применялись самые оригинальные методы. Собак можно обучить реагировать на звук разными способами — подходя к еде, покачивая головой, поднимая лапу или подавая другие знаки.
Установлено, что кошки способны различать среди нескольких звуков тот, который отличается от остальных на один тон. Доступно ли это собаке? Больше того! Собака улавливает разницу в треть тона. Как это выяснили? Двух собак приучили пускать слюну и на один гудок реагировать положительно, а на другой, звучавший слабее, отрицательно. Частоты гудков все сближали и сближали, пока разница между ними не составила треть тона. Другие эксперименты по различению тонов проводили, заставляя собак отдергивать лапу. Сравнение результатов продемонстрировало одинаковую эффективность обоих методов.
На вопрос о том, на какой шкале тонов собака лучше всего слышит, был получен ответ — около четырех тысяч герц. Максимальный уровень чувствительности человека к высоте звука составляет от 200 до 5 тысяч герц, а к тонам — 27 тысяч герц. Чтобы слышать тона на нижнем и верхнем пределе, они должны быть в высшей степени интенсивными. Люди лучше слышат тона верхних октав пианино, собаки прекрасно различают любые тона, не обязательно фортепьянные.
Это имеет практическое значение для подзыва собаки. Свистков типа сирены, подающей в тумане сигналы судам, следует избегать, а вот те, которые, на наш слух, звучат пронзительно резко, собаки слышат на очень большом расстоянии. Тона свистков Гальтона разносятся не так далеко и не с такой силой, как те, что для нас звучат отчетливо, но резковато.
Громкий звук не только слышен, но и ощутим. В этом отношении человек и собака примерно равны. Чем ниже частота в килогерцах, тем выше порог чувствительности. Те, кто слышал низкий гудок океанского лайнера, знают, как от этого по спине пробегают мурашки. Высокие тона птичьего пения не вызывают никаких ощущений, за исключением эстетических. От пронзительного неуловимого звука в ушах возникает неприятный зуд.
Собак можно научить реагировать на тона с большой точностью, хотя для этого требуется немало терпения. Можно научить собаку подходить за едой к миске, когда звучит нота «соль», на ноту «ля» — оставаться на месте, на ноту «си» — идти вперед, короче говоря, по-разному реагировать на необычные и привычные звуки. Ученый, который первым исследовал эту проблему, предположил, что при ноте «соль» возникает химический стимул на пищу, и так далее.
В ходе одного из экспериментов по изучению способности собак слышать высокие звуки использовались в строго контролируемых условиях чистые тона осциллятора, и результаты показали, что собаки сначала отличают тон частотой в 19 тысяч герц от тона частотой в 20 тысяч, а потом тон в 29 тысяч герц от 30 тысяч. Они продемонстрировали меньшую точность, когда тона отличались по частоте только на 25–50 герц. Ни одна из испытуемых собак не смогла различать тона разной интенсивности на частоте в 35 тысяч герц. Автор эксперимента заключил, что различение тонов зависит от высоты, а не от интенсивности. Исследование доказало ошибочность прежнего мнения ученых, будто собаки плохо слышат высокие тона из-за их низкой интенсивности; в данном случае тона были очень интенсивными, но собаки не реагировали на звуки частотой выше 35 тысяч герц.
Двое ученых пришли к выводу, что собаки менее человека чувствительны к звукам, хоть и слышат более обширную гамму.
