Использование физических законов в музыкальном мире

Министерство образования Российской Федерации

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 55»

Учебно-исследовательская работа

по физике

Тема: Использование физических законов в музыкальном мире

Выполнил:

Соловьёв Алексей,

Ученик 9 Б класса

МОУ СОШ № 55

Руководитель:

Учитель физики

Заика Любовь Петровна

Новоуральский городской округ

2010

Содержание

Введение

Глава I. История создания музыкальных инструментов и приборов Львом Терменом

I.1 Биографические данные Льва Термена

I.2. Изобретения Л. Термена

Глава II. Терменвокс. Виды терменвокса

II.1. Описание терменвокса

II.2. Виды терменвокса

II.2.1. Классический терменвокс

II.2.2. Терменвокс Etherwave и Classic

II.3.Принцип действия терменвокса

Заключение

Список используемой литературы

Приложение

Введение

Двадцать первый век является веком достижений в науке.

В исследовательской работе я решил рассмотреть тему: «Использование физических законов в музыкальном мире». Физика и музыка – это два главных увлечения в моей жизни, но я выбрал эту тему, потому, что я сам сочиняю музыку и в будущем хочу связать свою жизнь с музыкой. История создания музыкальных инструментов уходит корнями в историю человечества. Ещё первобытные люди стали прислушиваться к окружающим их звукам и пытаться их повторить сначала на слух, а затем на приборах, которые сами стали создавать. Люди стали изобретать и конструировать различные приборы, которые повторяли звуки, возникающие в окружающем их мире. Музыкальные инструменты с каждым годом совершенствовались, видоизменялись по форме и по звучанию. В наше время музыка – это искусство, которое совершенствуется с развитием законов физики. С помощью науки были изготовлены электрические инструменты: электрогитары, синтезаторы, пианино, барабанные установки и многие другие.

В своей исследовательской работе я поставил цель: изучить один из видов музыкальных инструментов, который был создан в прошлом веке с точки зрения физики.

Для достижения этой цели мне необходимо решить следующие задачи:

- изучить литературу о конструкторе Льве Сергеевиче Термене;

- рассмотреть музыкальные инструменты и приборы, созданные им;

- рассмотреть значение этих инструментов и приборов в жизни человека.

Чтобы раскрыть данную тему, я коснусь немного теории звуков. При распространении звука необходима упругая среда. Распространяющиеся возмущения упругой среды называют упругими волнами. Волны бывают продольные и поперечные. Продольные волны могут распространяться во всех средах, а поперечные – только в твёрдых. Упругие волны с частотой от 16 Гц до 20кГц способны вызывать у человека слуховые ощущения и потому называются звуковыми. Волны с частотой меньше 16 Гц называются инфразвуком, а волны с частотой больше 20 кГц – ультразвуком. Изучению звука посвящена специальная область физики – акустика. В музыкальной акустике изучаются закономерности музыки в связи с её восприятием и исполнением; исследуются музыкальные инструменты, музыкальный слух и певческие голоса; разрабатываются вопросы акустики радиостудий, студий звукозаписи, стереофонической записи и воспроизведения звука.

Распространяющиеся в пространстве возмущения электромагнитного поля, называют электромагнитными волнами. Электромагнитные волны излучаются колеблющимися зарядами. При этом скорость движения таких зарядов меняется со временем, они движутся с ускорением. Наличие ускорения – главное условие излучения электромагнитных волн. Электромагнитная волна является поперечной. Электромагнитные волны могут распространяться не только в различных средах, но и в вакууме; преломляться, отражаться или поглощаться веществом.

Это связано с созданием механических и электронных музыкальных инструментов и приборов, которые человек применяет в своей жизнедеятельности.

Глава I. История создания музыкальных инструментов и приборов Львом Терменом.

 

I.1. Биографические данные Льва Термена.

Лев Термен родился в 1896 году в дворянской православной семье с немецкими и французскими корнями (по-французски родовая фамилия писалась как Theremin). С юных лет он поражал окружающих своими талантами: увлекался математикой, физикой, в его комнате вечно что-то взрывалось. Мать — Евгения Антоновна и отец — известный юрист Сергей Эмильевич на образование Льва денег не жалели. В будущем это ему немало помогло. Первые самостоятельные опыты по электротехнике Лев Термен осуществил ещё в годы обучения в Петербургской первой мужской гимназии. До революции он успел окончить военно-инженерное училище и даже повоевать за царя в чине подпоручика радиотехнического батальона. Но большевики не расстреляли его, а, напротив, взяли на службу в электротехнический батальон. После Октябрьской революции 1917 года он был направлен для работы на Царскосельскую радиостанцию под Петроградом (тогда — самую мощную радиостанцию в России), позже — в военную радиолабораторию в городе Москве.

 С 1919 года Термен стал заведующим лабораторией Физико-технического института в Петрограде, параллельно сотрудничая (с 1923 года) c Государственным институтом музыкальной науки в Москве.

В Физико-техническом институте Термен получает задание - заняться радиоизмерением диэлектрической постоянной газов при переменных температуре и давлении. При испытаниях оказалось, что прибор издавал звук, высота и сила которого зависела от положения руки между обкладками конденсатора. Быть может, просто физик и не придал бы этому значения, а физик - выпускник консерватории попытался сложить из этих звуков мелодию. И получилось! Так в 1919—1920 родился электромузыкальный инструмент «Терменвокс» - голос Термена, сделавший его впоследствии очень известным, и упрощенный вариант терменвокса - охранная сигнализация, - построенный по тому же принципу: едва злоумышленник оказывался в электрическом поле, раздавался звуковой сигнал. Кстати, в наше время в дорогих машинах до сих пор устанавливается сигнализация, в основе которой лежит изобретение Термена. А в жизни Льва Сергеевича оно стало первым шагом на пути к славе. В 1921 году он демонстрирует свое изобретение на VIII Всероссийском электротехническом съезде. Удивлению зрителей не было предела - никаких струн и клавиш, не похожий ни на что тембр. Газета "Правда" напечатала восторженный отзыв, на радио прошли концерты для широкой аудитории. К тому же во время съезда был принят план ГОЭЛРО, и Термен со своим уникальным электроинструментом мог стать прекрасным пропагандистом плана электрификации всей страны.

В литературе посвященной жизни и деятельности Владимира Ильича Ленина, описана его встреча с Терменом в Кремле в марте 1922 года. Во время встречи Лев Сергеевич, показывал свой инструмент, объяснял принцип его работы, а Ленин пытался исполнить на терменвоксе «Жаворонка» Михаила Ивановича Глинки.

Будучи весьма разносторонним человеком, Термен изобрёл множество различных автоматических систем (автоматические двери, автоматы освещения и т. д.), сигнализаций и охранных устройств.

Весной 1926 года инженер Лев Термен демонстрировал в Наркомате обороны первую в мире телевизионную установку - дальновидение. Он установил объектив камеры на улице, экран расположил в кабинете, и полководцы Орджоникидзе, Ворошилов, Буденный и Тухачевский дружно вскрикнули от восторга: на экране по двору шел Сталин! Всего лишь год понадобился Термену на решение этой фантастической задачи. Впрочем, для него, казалось, в жизни вообще не существовало трудностей.

В 1927 году, при содействии академика Абрам Фёдорович Иоффе, Термен получил приглашение на Международную конференцию по физике и электронике во Франкфурте-на-Майне. Доклад Термена и демонстрация его изобретений пользовались огромным успехом и принесли ему всемирную известность. С 1928 г. Термен, оставаясь советским гражданином, переехал в США.

Тем временем Иоффе, который в это время находился в США, получил заказы от нескольких фирм на изготовление 2000 терменвоксов с тем условием, что Термен приедет в Америку курировать работы. По приезде в США он запатентовал терменвокс и свою систему охранной сигнализации и продал лицензию на право производства этих устройств компании RCA (Radio Corporation of America). Но вместо одной командировки Лев Сергеевич получил две: от наркома просвещения Луначарского и от военного ведомства. И вот молодой красавец Лев Термен плывет на океанском лайнере "Мажестик" в Америку. Мировая знаменитость скрипач Йожеф Сигетти, плывший на том же теплоходе, обзавидовался гонорарам, которые предлагали Термену крупнейшие коммерсанты Америки за честь первыми услышать терменвокс. Но первый концерт изобретатель дал для прессы, ученых и известных музыкантов. «Небесная музыка», «голоса ангелов» - захлебывались газеты от восторга. Одно за другим последовали приглашения из Берлина, Лондона, Парижа. Самый феерический концерт Термена прошел в Париже: консервативный театр "Гранд - Опера" впервые в своей истории отдал зал на целый вечер какому-то неизвестному русскому. Такого наплыва зрителей (продавали даже стоячие билетов в ложи) и такого успеха в театре не видели 35 лет...

Успех был впечатляющий, и с разрешения советских властей Термен основал в Нью-Йорке фирму-студию Teletouch по производству терменвоксов. Дела пошли блестяще. Концерты Термена прошли в Чикаго, Детройте, Филадельфии, Кливленде, Бостоне. Тысячи американцев с энтузиазмом принялись учиться игре на терменвоксе! Грянувший на рубеже 30-х годов "великий кризис" разорил многих богатых людей. А вот Термена он не подкосил. Конечно, народу стало не до музыки, но у изобретательного русского был еще один козырь - охранная сигнализация. Teletouch Corporation быстренько переориентировалась на ее производство, и датчики объема Термена отрывали с руками, так что с бизнесом было все в порядке, а вот на музыкальном поприще наметился кризис. В восторженном хоре поклонников Термена стали раздаваться голоса недовольных: на концертах он безбожно фальшивит, ведь ему надо было полагаться исключительно на слух и мышечную память, поэтому исполнительского мастерства Термену явно не хватало.

С 1931 по 1938 годы Термен был директором «Teletouch Inc», и эти годы, если же говорить об изобретательской деятельности, пожалуй, можно назвать самым славным периодом его работы. Создаётся клавишный вариант терменвокса (кстати, почему-то он так и не получил особого признания, даром что играть на нём было не в пример легче), появляется электронная виолончель (!) (приложение 3), которую приобрёл сам Леопольд Стоковский. А Термен с головой погрузился в работу. Еще по приезде в Америку он снял в аренду на 99 лет шестиэтажный особняк на 54-й авеню. Помимо личных апартаментов в нем разместились мастерская и студия. Здесь частенько Лев Сергеевич музицировал с Альбертом Эйнштейном: физик - на скрипке, изобретатель - на терменвоксе. Эйнштейн был увлечен идеей соединить музыку и пространственные образы. А Термен придумал, как это сделать: изобрел светомузыкальный инструмент ритмикон. Завороженные посетители ахали от удивления! Слухи об этих экспериментах притягивали в студию многих известных людей. Среди гостей Термена были миллионеры Дюпон, Форд и Рокфеллер. Впрочем, и сам Термен к середине 30-х годов был включен в список двадцати пяти знаменитостей мира. И даже был членом клуба миллионеров. Кроме того, Термен был увлечен самой фантастической из своих идей – изобретением терпситона…

Но за этими светлыми годами последовала серия ударов судьбы, в которых Лев Сергеевич Термен был если и виноват сам, то лишь отчасти. Тогда же он разработал системы сигнализаций для тюрем Синг-Синг и Алькатрас. Вскоре Лев Термен стал очень популярным в Нью-Йорке человеком. С лучшими оркестрами Лев Термен давал многочисленные концерты по всей Америке и Европе. Заказы на терменвоксы поступали из разных стран. В первый раз Термен женился в 1921 году на прелестной Кате Константиновой, и до приезда в Америку их семейная жизнь была ровной и стабильной. Но в Нью-Йорке Катя смогла найти работу лишь в пригороде и приезжала домой раз в неделю. Через полгода такой "семейной" жизни к Термену пришел молодой человек и сообщил, что они с Катей любят друг друга. А тут еще стало известно, что визитер состоит в фашистской организации. И в советском посольстве потребовали, чтобы Термен со своей женой развелся, что он и сделал. Поэтому ко времени встречи с Лавинией Лев Сергеевич был открыт новой любви. Талантливая балерина и красивая негритянка Лавиния Вильямс (приложение 2), популярная в США, исполняла танцы перед аппаратом Термена. Она стала его второй женой. Какое дело ему было до предвзятости американской элиты к смешанным бракам? Однако перед ним немедленно закрылись многие двери, а потому стало меньше источников информации, что сильно не понравилось ОГПУ и НКВД. Кроме того, по некоторым сведениям, он посмел обратиться в немецкое представительство в Нью-Йорке за финансовой помощью, что чрезвычайно разозлило Москву.

В 1938 году Термена отозвали в Москву. Он тайно уехал из США, оформив на имя владельца фирмы «Teletouch» Боба Зинмана доверенность распоряжаться его имуществом и управлять патентными и финансовыми делами. Термен хотел взять с собой в СССР и жену Лавинию, но ему сказали, что она приедет позже. Когда за ним пришли, Лавиния случайно оказалась дома, и у неё создалось впечатление, что мужа увели насильно. Больше супруги друг друга не видели. А Термен до конца дней хранил свидетельство о браке, выданное российским посольством в Америке. С тех пор и до конца шестидесятых годов в Америке Термен числился умершим, и многие годы в энциклопедических справочниках рядом с его фамилией стояли даты (1896—1938). В Ленинграде Л. С. Термен безуспешно пытался устроиться на работу, потом он переехал в Москву, но работу там также не нашёл.

В марте 1939 г. его арестовали, предъявив абсурдное обвинение в подготовке убийства С. М. Кирова. Изобретателя вынудили признаться, что группа астрономов из Пулковской обсерватории готовилась поместить фугас в маятник Фуко, а Термен должен был послать из США радиосигнал и взорвать фугас, как только к маятнику подойдет Киров. Особое Совещание при НКВД СССР приговорило Термена к 8 годам лагерей и его отправили в лагерь на Колыму.

Первое время Термен отбывал наказание в Магадане, работая бригадиром строительной бригады. Многочисленные рационализаторские предложения Термена привлекли к нему внимание администрации лагеря, и уже в 1940 году он был переведён в туполевское конструкторское бюро ЦКБ-29, где проработал около 8 лет. Здесь его ассистентом был Сергей Павлович Королёв, впоследствии — известный конструктор космической техники. Одним из направлений деятельности Термена и Королёва была разработка беспилотных летательных аппаратов, управляемых по радио — прообразов современных крылатых ракет.

В 1947 году был реабилитирован, но продолжил работу в закрытых конструкторских бюро в системе НКВД, где занимался, в частности, разработкой подслушивающих систем. Уже после войны, в 1947 году за изобретение подслушивающего устройства "Буран" Термен был удостоен Сталинской премии первой степени. Этот жучок использовался для прослушивания американского и французского посольств. Говорят, Лаврентий Берия любил тайком послушать и самого товарища Сталина. Видно, очень ему речи вождя нравились. В частности, его прослушивающее устройство оказалось в золочёной статуе орла, которую подарили советские пионеры американскому послу Гарриману в 1945 году. "Жучка" отыскали только в 1950-х годах... Поговаривают, что "Буран" до сих пор находится на вооружении наших секретных служб.

Советское правительство высоко оценило заслуги изобретателя - в 1947 году ему была присуждена Сталинская премия I степени. А после освобождения Термену выделили двухкомнатную квартиру на Ленинском проспекте.

С 1964 по 1967 год Термен работал в лаборатории Московской консерватории, посвятив все силы разработке новых электромузыкальных инструментов, а также восстановлению всего того, что успел изобрести в 1930-е годы. По некоторым данным, в этот период Термен работал на общественных началах, безвозмездно.

В 1967 году, после публикации в газете «New York Times» заметки о том, что Термен жив и работает в СССР, он был уволен из Московской консерватории и не без труда устроился на работу в лабораторию при Физическом факультете МГУ. Формально Термен числился на должности рабочего, но фактически продолжал самостоятельные научные исследования. Активная научная деятельность Л. С. Термена продолжалась практически до самой его смерти. Известны его закрытые работы о продлении жизни: «Очистка крови…» и «Микроскопия времени». Вторая работа — это завершение поисков А. Л. Чижевского и создание реального средства — Макропулуса (эликсира бессмертия). Попытки внедрить омоложение в секретариате ЦК КПСС, после одного из приёмов не увенчались успехом: «Старики не поняли»! (Это в канун развала СССР — «они» были заняты «перестройкой»).

В 1985 году Л. С. Термен решил вступить в КПСС, но получил «совет» — сначала закончить на факультете Марксизма-Ленинизма при МГУ курс, почти пять лет учёбы! В марте 1991 г., по окончании этого университета, ему удалось вступить в КПСС, и он стал членом партии в возрасте 95 лет. На вопрос, зачем он вступает в разваливающуюся КПСС, Термен метко, со свойственным оптимизмом отвечал: «Я обещал Ленину».

В 1992 году в Москве был создан «Термен-центр», ставящий главной своей задачей поддержку музыкантов и звуковых художников, работающих в области экспериментальной электроакустической музыки.

Лев Сергеевич Термен, великий изобретатель и музыкант, ушёл из жизни в 1993 году, прожив 97 лет. Про него говорят, что он — один из многих "Фаустов" ушедшего века. Но едва ли найдётся теперь на Земле человек, который имеет моральное право осуждать Льва Сергеевича за его "полезные" изобретения.

А что же его музыкальный инструмент? Судьба терменвокса куда счастливее и лармониума, и даже органа Хаммонда. Да и судьбы изобретателя тоже. Достаточно сказать, что многочисленные модификации терменвоксов активно производятся и продаются, и концерты с участием этих инструментов — не редкость. Характерно, что среди многочисленных производителей терменвоксов и аксессуаров к ним является компания Moog Music. Роберт Муг, изобретатель аналогового синтезатора имени себя, искренне считал Термена гением. Недавно "муги" снова начали производить и продавать, и терменвоксы тоже. И стоят эти инструменты, надо сказать, относительно недорого — $400-500 (приложение 4). Есть, правда, и исключительно навороченный вариант с возможностью MIDI-управления. Но он стоит около $5 тысяч.

 

I.2. Изобретения Льва Термена.

Лев Сергеевич Термен изобрел за свою жизнь немало музыкальных

инструментов:

1.         Группу электромузыкальных инструментов:

ü   Терменвокс (см. глава II).

ü   ритмикон - Огромные прозрачные колеса с нанесенным на них геометрическим рисунком вращались перед стробоскопической лампой. Как только музыкант изменял высоту звука, менялась частота вспышек стробоскопа и рисунки - зрелище получалось впечатляющее. Ну а фантастика начиналась, когда поднимались и опускались стены студии. Конечно, не по-настоящему, а с помощью игры света. Вскоре это изобретение приобрело название «цветомузыка».

ü   терпситон – «Инструмент, который рождал музыку из танца». По сути это разновидность терменвокса: звук создается не только руками, но и движениями всего тела, и название ему было дано соответствующее - терпситон - по имени богини танца Терпсихоры. При этом каждому звуку соответствовала лампа определенного цвета. Представляете, какое это было необычайное зрелище, потому что любое движение танцора отзывалось звуками и мерцанием разноцветных огней! Звуки терпстиона генерировались при движениях находившихся на нём танцоров.

2. Уникальную систему подслушивания "Буран" - она позволяла с расстояния 300-500 метров считывать с помощью отражённого инфракрасного луча вибрации стекла в окнах прослушиваемого помещения, в котором разговаривали люди, и преобразовывать эти колебания в звуки. Таким образом, с большого расстояния можно было услышать всё, о чём говорили за стеклом.