Questa è musica per le mie orecchie

Suono: di solito un dolce e gradevole evento che passando per le nostre orecchie giunge al cervello e dà luogo a quello che chiamiamo musica. Rumore: di solito un aspro e sgradevole evento che, anch'esso passando per le nostre orecchie, giunge al cervello ma dà luogo a qualcosa di evidentemente molto differente. Eppure si tratta in entrambi i casi di un'onda acustica che "si fa sentire". Cos'è però un'onda sonora e perché possiamo distinguere casi piacevoli da altri fastidiosi? E poi è davvero così chiara la distinzione fra suono e rumore?

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©Bjoertvedt-gdfl
Una cosa alla volta: l'onda acustica è una vibrazione delle particelle di un mezzo che attraversa (nel nostro caso è l'aria, il più delle volte almeno) e che trasporta un qualche tipo di informazione, di segnale. Quando parlo le mie corde vocali mettono in vibrazione delle molecole di aria a esse vicine. Questi movimenti si trasmettono tramite urti fra le particelle in modo tale che altre molecole vengono interessate dalla vibrazione e questa cosa si propaga sempre più lontano. Avete presente la "ola" degli spettatori in uno stadio? Succede più o meno la stessa cosa: invece di vibrazioni causate dalle corde vocali, c'è qualcuno che decide di alzarsi in piedi e poi di risedersi al suo posto. Il "primo vicino" lo imita con un piccolo ritardo di tempo, e così via per gli spettatori sempre più lontani. L'alzarsi e poi il sedersi sono l'equivalente della vibrazione dell'aria. Notare una cosa importante: gli spettatori si alzano e si siedono ma non vanno a spasso per lo stadio. Chi attraversa lo stadio è la "ola", ovvero l'onda. Dunque non si tratta di "qualcosa" di materiale che viaggia in un'onda: è "l'informazione".

Nel caso di un'onda acustica le vibrazioni delle particelle d'aria avvengono piuttosto rapidamente ma non troppo: per poterle sentire il nostro sistema orecchio-cervello deve essere investito da onde che vibrano almeno qualche decina di volte al secondo (si dice hertz, Hz) e non più di circa ventimila volte (20 kHz). Poi si parla di ultrasuoni, buoni per delfini e pipistrelli. Maggiore è la rapidità (frequenza) di vibrazione, maggiore è la nostra percezione di "acutezza" del suono (il violino ha frequenze di vibrazioni più elevate del contrabbasso, e noi sentiamo suoni corrispondentemente più "alti" e "bassi"). Le molecole d'aria fanno spostamenti molto minuscoli quando vibrano trasportando un suono. In realtà l'ampiezza dei loro moti dipende dall'intensità acustica (a "volumi" elevati le oscillazioni sono più estese) ma si tratta pur sempre di valori piccolissimi, molto minori di frazioni di millimetro. L'onda viaggia, lo abbiamo capito: lo fa con una certa velocità (nel caso dell'ola dello stadio la velocità è data proprio dalla lunghezza degli spalti divisa per il tempo che l'onda impiega a percorrerli tutti), che si chiama - con poca fantasia - velocità del suono. Il famoso "Mach 1", circa 340 metri al secondo (a proposito: il "bang" supersonico non è causato dallo "sfondamento" del muro da parte di un aeroplano che va oltre il Mach 1. Si tratta invece di un'onda d'urto continua che è l'effetto di "lasciare indietro" il suono che viaggia più lentamente dell'aeroplano).

Per dare un po' i numeri (attività particolarmente gradita ai fisici): l'onda emessa da un oboe che suona il "La" per accordare tutta l'orchestra sinfonica vibra 440 volte al secondo. Viaggia a 340 metri al secondo. Ciò implica che l'onda si riforma eguale a sé stessa ogni 78 centimetri (340/440=0,78 metri). Se preferite, è come se gli spettatori dello stadio invece che una singola ola ne generassero molte al secondo. Questa è la differenza fra un'onda "impulsiva", singola, e un'onda periodica, ripetitiva. Che suona, peraltro.

Eccoci dunque all'altra questione importante: per sentire basta che qualcosa vibri ripetendosi nel tempo (altrimenti sentiremmo solo un "click": provate a dare un colpo secco con qualcosa su un tavolo, stiamo parlando di questo) e che vibri in un certo modo (altro esperimento interessante: tenete un righello appoggiato al bordo del tavolo di prima, lasciandolo sporgere per un tratto, e dategli un colpo facendolo oscillare. Suona, con un'altezza tanto più elevata quanto più rapida è l'oscillazione - e corto è il tratto che si sta muovendo).

Bene, ma qual è la differenza fra il suono di un violino (magari nelle mani di un musicista esperto, non nelle mie) e quello del righello che sta ancora oscillando sul bordo del tavolo? Ovvio che sono diversi, tutti li possono distinguere. Così com'è facile riconoscere un violoncello da un clarinetto, o la voce di un amico da quella di un altro. Infine dunque anche distinguere un suono (piacere) da un rumore (fastidio) è alla portata di chiunque, dunque l'argomento è importante.

Il punto è che le vibrazioni del violino sono di "forma" differente da quelle di un clarinetto, nel senso che, pur dando luogo a movimenti regolari dell'aria, il fatto che a scatenare questi movimenti sia una corda strofinata (nel violino) o un'ancia fra le labbra (nel clarinetto) dà luogo a variazioni "diverse" dei moti delle molecole. Un po' come se, tornando ai nostri spettatori dell'ola, pur alzandosi e sedendosi con eguale ritmo, in un caso lo facessero alzando prima il corpo e poi le braccia, nell'altro alzando invece prima le braccia. L'ola avrebbe "forma" diversa, potete forse immaginare l'effetto scenografico.

Nello studio dei fenomeni acustici riveste grandissima importanza la forma dettagliata delle onde. Esistono strumenti matematici rigorosi che permettono di misurare la forma delle vibrazioni periodiche (sonore o meno che siano). In particolare, è possibile spiegare le infinite sfumature di un suono reale, come quello emesso da qualsiasi strumento, in termini di onde regolarissime, dette armoniche, come quelle che si ottengono percuotendo un diapason (o, in decente approssimazione, fischiando attraverso le labbra). Il suono di un trombone contiene armonici (diapason) in combinazione differente rispetto quella che caratterizza il suono del clavicembalo.

Cosa c'entra tutto ciò con la differenza inizialmente chiamata in causa fra suono e rumore? C'entra: si può affermare che un rumore è caratterizzato da una combinazione di armonici completamente "disorganizzata", caotica, con valori di frequenza sparpagliati ovunque. Un suono invece presenta solo determinati armonici, in numero limitato.

Abbiamo dunque capito la differenza fra suono e rumore. Almeno per la scienza le cose vanno così. Per i musicisti no. Tecnicamente parlando, un singolo colpo di tamburo è un rumore: ha armonici sparpagliati dappertutto. Provate però a spiegare a un batterista che non è un musicista perché emette sequenze di rumori... e, in tutta sincerità, anch'io non la penso così.

Cosa significa tutto ciò?
Che la musica ha delle parti costitutive fisiche ma anche delle prospettive di lettura artistiche, estetiche che non possono essere ricondotte a semplici (o complesse) formule e leggi fisiche.
Per fortuna, tutto sommato.