Рольф Кьюам, палеоантрополог из Бингемтонского университета, и его коллеги использовали снимки, полученные методом компьютерной томографии, чтобы оценить размер ушей древних людей. Затем они использовали физическую модель, чтобы представить, как звуковые волны могли воздействовать на древние ушные кости, и таким образом сделать выводы относительно чувствительности слуха. Они исследовали ископаемые останки двух первых южноафриканских гоминини, Paranthropus robustus и Australopithecus africanus [18]. Оба вида обитали в лесах и саваннах. По сравнению с современным человеком они обладали относительно небольшим по размеру мозгом
[8]. Australopithecus africanus жил около трех миллионов лет назад. Таунгский ребенок, представитель этого вида, череп которого был найден, – первый из обнаруженных предков человека, живших на Земле до появления современных людей [19]. Paranthropus robustus получил свое название из-за мощной нижней челюсти и моляров. Он жил позже, около полутора миллионов лет назад. Реконструкции лиц обоих видов гоминини представляют собой сочетание черт обезьяны и человека и напоминают персонажей фильма «Планета обезьян».
Слуховые кости этих ранних гоминини имеют много общего с костями современного человека и шимпанзе. Молоточек похож на молоточек современного человека, но наковальня и стремечко более примитивны, как у шимпанзе. Ушной канал отличается по форме от ушного канала и человека, и шимпанзе. Эти особенности, вероятно, дали ранним гоминини преимущество в виде большего усиления звука в необходимых для устной речи частотах, около 1500–3000 Гц [20]. Но эти гоминини слишком древние, у них не могло быть языка, так что такое усовершенствование слуха по сравнению с шимпанзе произошло, вероятно, по другим причинам. Кьюам предположил, что это было связано с необходимостью оптимизации общения на близком расстоянии в саванне с помощью простых вокализаций.
Проводились исследования и более поздних гоминини [21]. У Homo heidelbergensis обнаруживаются характеристики скелета, более близкие к современным людям. Это первый вид людей, который населял холодные климатические зоны. Он начал формироваться примерно 700 000 лет назад и, возможно, является последним общим предком современного человека и неандертальцев [22]. Позднее (около 120 000 лет назад) европейские популяции Homo heidelbergensis эволюционировали в неандертальцев, в то время как отдельная популяция в Африке – в Homo sapiens примерно 200 000 лет назад [23]. Поиски самого позднего общего предка имеют важное значение для понимания эволюции. В этом случае слуховое сходство Homo heidelbergensis и Homo sapiens подразумевает, что неандертальцы отлично могли улавливать речь. Этот вывод был подтвержден исследованиями слуховых косточек неандертальцев. В 2016 году Александр Стессель из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Лейпциге и сотрудники продемонстрировали, что хотя у неандертальцев и современных людей слуховые косточки немного различаются, обе конфигурации обеспечили бы схожие слуховые способности [24]. По-видимому, когда почти полмиллиона лет назад появился Homo heidelbergensis, все адаптации среднего уха как реакция на вокализации уже были завершены [25]. Следовательно, речь развивалась, используя преимущества уже существовавшей способности к слуху, а не наоборот [26].
Эволюция устной речи более противоречива, чем эволюция слуха. Сегодня споры ведутся в основном о роли неандертальцев, живших в Европе в ледниковый период и вымерших около 35 000 лет назад [27]. Homo sapiens мигрировал из Африки и распространился по миру около 60 000 лет назад. Поскольку язык существовал еще до того, как Homo sapiens покинул Африку, это означает, что современные люди обладали способностью говорить, еще когда существовали неандертальцы [28]. Последние явно могли слышать речь. Но могли ли они присоединиться к беседе?
Одни ученые считают, что язык возник недавно, с появлением Homo sapiens, и что именно эта языковая способность дала человеку возможность превзойти остальных доисторических людей [29]. Другие ученые утверждают, что неандертальцы были умнее, чем принято считать, обладали некоторой способностью к производству речи и скрещивались с нашими предками, а не просто были ими вытеснены. Некоторые идут даже дальше и утверждают, что Homo heidelbergensis, общий предок обоих видов, уже умел говорить. Если это правда, то язык гоминини мог возникнуть сотни тысяч лет назад. Таким образом, эти две соперничающие теории определяют возникновение языка промежутком между 700 000 и 70 000 лет назад – более полумиллиона лет! Какие данные имеются в пользу обеих точек зрения? Может ли наука вообще разрешить эту проблему?
Речевой аппарат человека не особенно отличается от того, как производят звуки другие млекопитающие. Рассмотрим простой гласный звук [э]. Когда этот звук произносится, воздух выходит из легких и проходит через голосовые складки (часто называемые голосовыми связками), которые расположены в гортани. Голосовые связки быстро раскрываются и закрываются, перекрывая путь воздушной струе, выходящей из легких, таким образом создается вибрирующий звук. Скорость, с которой голосовые связки раскрываются и закрываются, определяет высоту голоса. Например, взрослая женщина раскрывает и закрывает голосовые связки в среднем двести раз в секунду, что соответствует частоте 200 Гц (частота мужского голоса ниже, около 110 Гц).
Вибрация голосовых связок далее переходит в голосовой тракт. Так называется воздушное пространство, которое составляют верхняя часть горла, рот и носовые ходы, и именно здесь звук изменяется. Подобно большинству звуков, вибрация голосовых связок происходит как на базовой частоте, так и на обертонах, которые кратны следующим величинам: 400, 600, 800 Гц и т. д. Эти обертоны необходимы для производства речи, потому что именно их относительная сила используется горлом, языком, ртом и носовыми ходами для получения разных гласных звуков. От других приматов человека отличает именно ловкость и скорость, с которой он может изменять голосовой тракт. Познавательные способности дают человеку возможность совершать невероятно быстрые и сложные изменения голосового тракта, скоординированные с изменением дыхания и мускулов, поддерживающих голосовые связки; именно это обеспечивает плавность речи.
Анатомия звука
Создание гласного звука с частотой 200 Гц и первым формантным резонансом 500 Гц [30]
Голосовой тракт подобен воздушной колонке внутри трубы: он имеет набор частот, при которых воздух внутри громко вибрирует. Это – резонансные частоты, и любые гармоники вибрации голосовой складки, которые совпадают с этими частотами, усиливаются. (Другие гармоники выравниваются не столь успешно и подавляются.) Резонансы голосового тракта называются формантами. Произнесите «ток – так – тень», и вы заметите, как изменяется форма рта при произнесении разных гласных. Мягкое нёбо, язык и губы, которые в совокупности называются артикуляторами, формируют голосовой тракт таким образом, чтобы получить подходящие для каждой гласной форманты.
