Suono e tempo

Suono e percezione del tempo

Che il suono sia correlato strettamente alla sensazione dello scorrere del tempo lo dimostra il fatto che, se un uomo abituato alla percezione di suoni fin dal grembo della madre viene messo in una profonda grotta, e comunque in una condizione di non udire suoni, perde man mano la cognizione del tempo. Il silenzio infatti non è una condizione fisiologica naturale per l’uomo, proprio perché la vibrazione lo pervade e ne stimola una sana vitalità, sia dal punto di vista emozionale sia delle altre più complesse attività di elaborazione mentale e motoria.

Il famoso compositore italo-americano Frank Zappa affermò che la musica è una costruzione creativa dell’organizzazione di suoni e del tempo, osservando che: “La porzione di spazio temporale che divide l’inizio di un brano dalla sua conclusione è, per il compositore, qualcosa di simile a ciò che le dimensioni della tela rappresentano per un pittore. Il compito del pittore consiste nel riempire di qualcosa lo spazio vuoto di una tela fino a farlo diventare quadro-opera. Analogamente, il compito di un compositore consiste nell’aggiungere, nel suscitare e nel far muovere delle cose all’interno di un determinato tempo”.

Che cos’è fisicamente il suono

Il suono è originato da vibrazioni di atomi e molecole della materia, che vibrano oscillando sotto l’impulso di onde di energia di una vasta gamma di frequenze.

La sensazione del suono la percepiamo più specificamente tramite le orecchie, ma anche le papille tattili della pelle percepiscono la vibrazione di compressione e rarefazione dell’aria, codificandola come messaggio trasmesso dal mezzo circostante (aria, acqua, od altro).

Il messaggio fisico di informazione viene quindi recepito in maniera differenziata dalle due orecchie, per comprenderne la direzione di emissione, e inviato dal nervo acustico al cervello, che lo traduce in termini di armonie, ritmi o rumori e altre impressioni emozionali. Le molecole, vibrando, originano il suono che costituisce il messaggio; altre molecole (aria, gas, liquidi o solidi) agiscono come mediatori, ovvero come mezzi di trasmissione, mentre la sensazione sonora che udiamo è una proprietà sensoriale prodotta dal cervello.

L’orecchio come interfaccia con il cervello

L’organo del senso dell’udito è l’orecchio e agisce come una interfaccia tra il mondo esterno e il cervello, passando i messaggi ricevuti al sistema neuronale che li interpreta come sensazioni. L’organo di ricezione dell’orecchio è fondamentalmente composto da una serie di sottili filamenti, disposti in fondo alle cavità auricolari (coclea) in modo da poter essere stimolati dal movimento dell’aria, dando la necessaria sollecitazione al cervello perché esso traduca e articoli in sensazioni sonore l’informazione sensoriale ricevuta. Le sensazioni sonore sono quindi una simulazione cerebrale di quanto varia nel campo delle vibrazioni proveniente dal mondo esterno.

La trasmissione di energia nel vuoto non corrisponde ad alcuna sensazione sonora, in quanto non c’è alcun mezzo di trasmissione che permetta la ricezione delle vibrazioni. Se ne rese conto il chimico Robert Boyle nel 1660, facendo il vuoto con una pompa in una campana di vetro, e osservando che se il mondo non avesse l’aria la propagazione del suono a cui siamo abituati non esisterebbe più. È importante notare che nei vari mezzi di trasmissione il suono si propaga a differenti velocità e con diversi tempi di smorzamento. Nell’aria la velocità delle onde sonore è di circa 334 metri al secondo, nell’acqua salata del mare è circa 1.520 metri al secondo ma viene assorbita più rapidamente, e ad esempio nel cemento è di circa 3.400 metri al secondo ma dopo breve distanza viene del tutto smorzata.

Le caratteristiche fisiche del suono

Le tre caratteristiche fisiche principali del suono sono l’altezza, l’intensità e il timbro. L’altezza è funzione della frequenza dell’energia trasmessa e si misura in Hertz (Hz), ovvero cicli al secondo. L’intensità è funzione dell’ampiezza media della vibrazione trasmessa e si misura in Decibel (dB). Il timbro è difficile da definire con esattezza, in quanto è una qualità che dipende da molte variabili: dal sistema emittente del suono, dalla sua ricezione sensoriale e anche dall’ambiente. Quest’ultimo può generare onde complesse a causa di echi, risonanze e battimenti. Le onde di vibrazione sonora interagiscono infatti tra loro modificandosi durante il percorso che divide l’emissione del suono dalla sua ricezione, per azioni di riflessione, rifrazione, assorbimento, interferenza (costruttiva o distruttiva) ed effetto Doppler, in modo del tutto simile alle altre frequenze di energia.

La gamma dei suoni udibili

Come già accennato, il bambino percepisce le vibrazioni sonore già nella vita intra-uterina, in particolare da quattro mesi di vita; vivendo in ambiente liquido, risente di una velocità del suono assai elevata, e per questo è opportuno farlo crescere in un habitat a bassa sonorizzazione. Il bambino percepisce una gamma di suoni che va da 16 Hz a circa 25 mila Hz; nell’uomo adulto e anziano la gamma dei suoni udibili diminuisce e, in condizioni di salubrità del sistema ricettivo, l’adulto percepisce sensazioni sonore corrispondenti a un intervallo minore, che va da 20 Hz a 16 mila Hz.

Dalla fisica alla musica

Nella musica l’altezza del suono viene codificata tramite una convenzione che individua le principali note musicali (Do, Re, Mi, Fa, Sol, La, Si). Per accordare gli strumenti musicali si fa riferimento alla nota “La” emessa da un diapason, ovvero uno strumento sonoro di precisione a forma di U, che emette una nota corrispondente a circa 440 Hz.

Le principali caratteristiche fisiche distintive del suono non sono quindi sufficienti a spiegare l’apprezzamento cerebrale della musica, intesa come rapporto tra suono esterno e tempo biologico della sensazione sonora interiorizzata, generata dal cervello che ci fa percepire apprezzabili melodie e ritmi con modalità ben distinte dal rumore caotico.

La musica è quindi l’arte di organizzare i suoni in una struttura coerente con le complesse attività cerebrali, comprese quelle emotive; per far ciò i compositori utilizzano combinazioni di frequenze stabili definite dalle note musicali. Le note musicali hanno rispondenza con i fenomeni di risonanza, dovuti al sincronismo tra suono e struttura, che avvengono nell’organo di ricezione dell’udito, in particolare nell’ambito della configurazione organizzata a spirale della coclea, che per la sua forma tende a evitare interferenze tra le onde sonore. Similmente, se si accosta all’orecchio una conchiglia marina di un Nautilus, si sente la riproduzione delle onde del mare, perché i rumori dell’ambiente creano sincronie di risonanza del moto dell’aria contenuta nella conchiglia rispetto alla sua struttura periodica, generando oscillazioni ritmiche simili allo sciabordio delle onde marine.

Perché ogni strumento ha un suono diverso

La correlazione tra suono e struttura si manifesta anche nell’emissione del suono degli strumenti musicali. Suonando la stessa nota con identica ampiezza e intensità, con un pianoforte oppure con una chitarra, sentiremo due suoni diversi: la differenza sta sostanzialmente nel timbro, che è differente per ogni strumento musicale. Gli strumenti hanno infatti appropriate definizioni strutturali, che hanno il compito di modulare le frequenze sonore entro forme di struttura e materiali assorbenti, i quali nell’insieme agiscono come casse di risonanza delle tonalità del suono. Possiamo notare che anche ogni voce, come ogni strumento, possiede una sua timbrica particolare che distingue ciascuno di noi.

La percezione del suono è comunque un’attività propria del cervello. Lo dimostrano manifestazioni a volte fastidiose come la percezione di un fischio, un ronzio o un fruscio nell’orecchio (acufeni), che normalmente non sono percepibili in quanto il cervello, in condizioni normali, li attutisce filtrandoli. Il cervello infatti va ricercando attivamente di percepire le frequenze e, già dalla fase uterina, la sua ricerca è geneticamente sincronizzata sulle frequenze della voce umana, in particolare di quella della madre che ha portato in grembo il suo bambino.

Domande frequenti

Perché il suono è legato alla percezione del tempo?

Ogni onda acustica ha un inizio e una fine perché si smorza nel tempo, proprio come le onde del mare. Per questo il suono accompagna la nostra sensazione dello scorrere del tempo: chi viene privato a lungo di ogni suono, ad esempio in una grotta profonda, perde progressivamente la cognizione del tempo.

Il suono può propagarsi nel vuoto?

No. Nel vuoto manca un mezzo di trasmissione che permetta la propagazione delle vibrazioni, quindi non si genera alcuna sensazione sonora. Lo dimostrò Robert Boyle nel 1660 facendo il vuoto in una campana di vetro: senza aria, il suono a cui siamo abituati non esisterebbe.

Quali sono le caratteristiche fisiche fondamentali del suono?

Sono tre: l’altezza, legata alla frequenza e misurata in Hertz; l’intensità, legata all’ampiezza della vibrazione e misurata in Decibel; e il timbro, che dipende dallo strumento emittente, dalla ricezione sensoriale e dall’ambiente, ed è ciò che distingue il suono di un pianoforte da quello di una chitarra sulla stessa nota.

Qual è il ruolo del cervello nella percezione musicale?

Il cervello traduce le vibrazioni captate dalla coclea in sensazioni sonore e distingue melodie e ritmi dal rumore caotico. La musica nasce proprio dal rapporto tra il suono esterno e il tempo biologico della sensazione interiorizzata: senza l’elaborazione cerebrale, le caratteristiche fisiche del suono non basterebbero a spiegare l’apprezzamento della musica.