Παρόλο που οι άνθρωποι χρησιμοποιούν μερικές φορές τη λέξη «εξέλιξη» όταν πρόκειται για τεχνολογία, για το πώς η γραφομηχανή εξελίχθηκε στο πληκτρολόγιο και σε οθόνη αφής του smartphone σας, για παράδειγμα, την εννοούν μεταφορικά. Δεν υπάρχουν μεταλλάξεις στις καινοτομίες.
Ωστόσο, σύμφωνα με τους ερευνητές του MIT, ο τρόπος με τον οποίο για παράδειγμα οι σύγχρονες τρύπες του βιολιού έφτασαν στην εξέλιξη, δεν ήταν αποτέλεσμα σχεδιασμού, αλλά… ατυχημάτων από γενιά σε γενιά!
Ο ελληνικής καταγωγής Νικόλας Μακρής είναι Καθηγητής Μηχανικής και Ωκεανολογίας στο MIT αλλά τα Σαββατοκύριακα παίζει λαούτο. Σε σύγκριση με βιολί, το λαούτο είναι ένα απλό όργανο. Έχει μια στρογγυλεμένη μορφή σαν αχλάδι κομμένο στη μέση, με μια κυκλική τρύπα ήχου που ονομάζεται ροζέτα, η οποία είναι περίτεχνα σκαλισμένη από μικρότερα σχήματα.
Μια μέρα ένας άλλος λαουτιέρης ρώτησε τον επιστήμονα-μουσικό Μάκρη αν αυτά τα περίτεχνα γλυπτά κάνουν κάποια διαφορά στον ήχο του οργάνου.
Περίεργος, ο Καθηγητής συνεργάστηκε με τον ερευνητή του MIT, Yuming Liu, για να διαμορφώσει τη ροή του αέρα μέσα από δύο διαφορετικές τρύπες, μια στρογγυλή και μία άλλη πιο περίπλοκη. Και στα δύο σχήματα, διαπίστωσαν ότι ο αέρας έρεε ταχύτερα κοντά στις άκρες. Δεν είχε σημασία αν η τρύπα ήταν ανοιχτή σαν κιθάρα ή ήταν μερικώς γεμάτη σαν ένα λαούτο. Ο αέρας στο κέντρο του πλήρους σχήματος εξακολουθούσε να κινείται πιο αργά από τον αέρα κοντά στις άκρες και όσο πιο γρήγορα μετακινείται ο αέρας, τόσο πιο δυνατός είναι ο ήχος.
Η ερώτηση του μουσικού ξεκίνησε μια επταετής μελέτη.
Μετά από την πρόσληψη μιας ομάδας συναδέλφων ερευνητών του MIT και του βιολονίστα Roman Barnas, ο Νικόλας Μακρής εξέτασε τους πρόγονους του σύγχρονου βιολιού, για πάνω από 800 χρόνια, από τον 10ο μέχρι το 18ο αιώνα.
Διαπίστωσε ότι το σχήμα των οπών του ήχου φαίνεται να εξελίχθηκε κατά τη διάρκεια των αιώνων, από απλούς κύκλους έως ημισελήνους μέχρι διακοσμητικά σχήματα «C» και οπές σε σχήμα «f » που φέρουν και σήμερα τα βιολιά και άλλα κυρτά όργανα.
Αυτή η αύξηση των ακμών δημιούργησε μια μεγαλύτερη σχέση από άκρη σε κέντρο, η οποία οδήγησε σε όλο και περισσότερη ηχητική ισχύ, έως ότου ο ήχος ενισχύθηκε από τις τρύπες του βιολιού του 18ου αιώνα που ήταν περίπου διπλάσιες από τις στρογγυλές του 10ου αιώνα.
Πώς όμως πειραματίστηκαν σε αυτά τα σχήματα πριν από εκατοντάδες χρόνια;
Για να απαντήσει σε αυτή την ερώτηση, η ομάδα συγκέντρωσε τις μετρήσεις από εκατοντάδες βιολιά του 17ου και του 18ου αιώνα – την εποχή που οι τρύπες σχήματος C μετατράπηκαν σε οπές σχήματος f – για να δημιουργήσουν ένα εξελικτικό μοντέλο. Οι διαφορές από μέσο σε μέσο ήταν τόσο μικρές που κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι θα μπορούσαν εύλογα να αποδοθούν σε ανθρώπινο λάθος.
Για να το θέσουμε με άλλο τρόπο, ακριβώς όπως οι μεταλλάξεις στο DNA δίνουν μερικές φορές χρήσιμα γνωρίσματα, τα σφάλματα στην τεχνική δημιουργούν μερικές φορές πιο ισχυρά όργανα.
«Βρήκαμε ότι αν προσπαθήσετε να αναπαραστήσετε μια τρύπα ήχου ακριβώς όπως την τελευταία που κάνατε, θα έχετε πάντα ένα μικρό λάθος» ανέφερε ο Μακρής. «Κόβετε με ένα μαχαίρι σε λεπτό ξύλο και το περιθώριο σφάλματος είναι περίπου 2%» εξηγεί.
Εάν κάποιος έκανε ένα όργανο που ακουγόταν καλύτερα από των άλλων, θα προσπαθούσαν ίσως να το αντιγράψουν την επόμενη φορά. Αυτές οι αλλαγές θα ήταν απειροελάχιστες από όργανο σε όργανο, αλλά κατά τη διάρκεια των αιώνων, θα μπορούσαν να μετατρέψουν έναν κύκλο σε μια τρύπα σχήματος C και μια οπή σχήματος C σε μια σχήματος f.
Εκείνο που είναι εκπληκτικό είναι πως εσκεμμένες πλέον προσπάθειες στον 19ο αιώνα για βελτίωση του σχεδιασμού των οπών σχήματος f, κατέστησαν τον ήχο χειρότερο αντί για καλύτερο.
Η τεχνολογική εξέλιξη της οπής του βιολιού φαίνεται πως είχε φτάσει στην τελειότητα.
Εάν οι τρύπες f είναι τόσο τέλειες, γιατί οι κιθάρες κρατούν συνήθως την ενιαία στρογγυλή τρύπα; Η απάντηση σε αυτό είναι αρκετά σύνθετη, αλλά οφείλεται και στο ότι οι κιθάρες δεν είχαν την εξελικτική πίεση να είναι τόσο ισχυρές όσο ήταν για τα βιολιά. Ενώ η Αναγέννηση έφερε ορχήστρες που ανάγκασαν τα βιολιά να ανταγωνίζονται με άλλα όργανα σε όγκο, οι κιθάρες παρέμεναν ως επί το πλείστον όργανα σόλο και μικρής ομάδας. Έτσι η κλασσική επίπεδη κιθάρα με την στρογγυλή τρύπα εξακολουθεί να προτιμάται για πολλούς τύπους μουσικής λόγω του χαρακτηριστικού τόνου της.