Wie bei der Besprechung der Konsonanz, so überschreiten wir nochmals das enge Gebiet der eigentlichen Empfindung, indem wir uns derKlangfarbezuwenden. Doch ist diese zweifache Gebietsüberschreitung hier berechtigt, weil wir durch sie die Tonempfindung selbst näher kennen lernen.Helmholtzwies experimentell nach, daß mit den Tönen, die wir erzeugen, gewisse „Obertöne“ verbunden sind, und zwar gesellt sich für gewöhnlich der nächste Oktavton, die Quint von dieser Oktav, ferner die zweite Oktav usw. hinzu. Es sind immer nur ganz bestimmte Töne, die sich mit dem Grundton vereinigen, aber nicht alle Obertöne sind in jedem Falle vorhanden und nicht alle sind jedesmal in der nämlichen Stärke gegeben. Wegen dieser doppelten Variationsmöglichkeit klingen gleich hohe Töne auf verschiedenen Instrumenten ganz verschieden. Mit Hilfe der Helmholtzschen Resonatoren, metallener Hohlkugeln mit einer Öffnung zum Auffangen und einer kleineren zur Abgabe des Tones in den Gehörgang, lassen sich die Teiltöne aus dem Klangganzen heraushören. So gelangt man zu einer Charakteristik des einfachen Tones gegenüber dem zusammengesetzten Klang. Der einfache Ton ist angenehm, ohne Rauhigkeit, unkräftig, in der Tiefe weich und dumpf, in höheren Lagen hell und spitz. Der menschliche Mund beim Pfeifen und die Flöte der Orgel erzeugen Klänge, die dem einfachen Ton sehr nahestehen. Verbindet sich mit dem Grundton eine Anzahl niederer Obertöne, so ergibt sich ein reicher musikalischer Klang wie bei der offenen Orgelpfeife. Ungeradzahlige Teiltöne machen den Klang hohl und bei größerer Anzahl näselnd. Ist der Grundton zugleich der stärkste, so bezeichnen wir den Klang als voll, andernfalls als leer. Werden endlich die jenseitsdes sechsten liegenden Obertöne sehr intensiv, so erhalten wir den scharfen, rauhen Klang der Blechmusik.
Wie bei der Besprechung der Konsonanz, so überschreiten wir nochmals das enge Gebiet der eigentlichen Empfindung, indem wir uns derKlangfarbezuwenden. Doch ist diese zweifache Gebietsüberschreitung hier berechtigt, weil wir durch sie die Tonempfindung selbst näher kennen lernen.Helmholtzwies experimentell nach, daß mit den Tönen, die wir erzeugen, gewisse „Obertöne“ verbunden sind, und zwar gesellt sich für gewöhnlich der nächste Oktavton, die Quint von dieser Oktav, ferner die zweite Oktav usw. hinzu. Es sind immer nur ganz bestimmte Töne, die sich mit dem Grundton vereinigen, aber nicht alle Obertöne sind in jedem Falle vorhanden und nicht alle sind jedesmal in der nämlichen Stärke gegeben. Wegen dieser doppelten Variationsmöglichkeit klingen gleich hohe Töne auf verschiedenen Instrumenten ganz verschieden. Mit Hilfe der Helmholtzschen Resonatoren, metallener Hohlkugeln mit einer Öffnung zum Auffangen und einer kleineren zur Abgabe des Tones in den Gehörgang, lassen sich die Teiltöne aus dem Klangganzen heraushören. So gelangt man zu einer Charakteristik des einfachen Tones gegenüber dem zusammengesetzten Klang. Der einfache Ton ist angenehm, ohne Rauhigkeit, unkräftig, in der Tiefe weich und dumpf, in höheren Lagen hell und spitz. Der menschliche Mund beim Pfeifen und die Flöte der Orgel erzeugen Klänge, die dem einfachen Ton sehr nahestehen. Verbindet sich mit dem Grundton eine Anzahl niederer Obertöne, so ergibt sich ein reicher musikalischer Klang wie bei der offenen Orgelpfeife. Ungeradzahlige Teiltöne machen den Klang hohl und bei größerer Anzahl näselnd. Ist der Grundton zugleich der stärkste, so bezeichnen wir den Klang als voll, andernfalls als leer. Werden endlich die jenseitsdes sechsten liegenden Obertöne sehr intensiv, so erhalten wir den scharfen, rauhen Klang der Blechmusik.
Als allgemeiner Reiz für die Entstehung der Schallwahrnehmungen gelten schwingende Luftmassen. Dem einfachen Ton entspricht die einfache Sinusschwingung, und zwar wird die Gesamtqualität des Tones oder die Tonhöhe durch die Zahl der in einer Sekunde erfolgenden Schwingungen und die Intensität des Tones durch die Amplitude bedingt. Für die Intensitätsregel ist allerdings zu beachten, daß sie in dieser einfachen Form nur für Töne gleicher Höhe gilt. Denn die lebendige Kraft, von der die Stärke des Tones abhängt, richtet sich sowohl nach der Amplitude wie nach der Schwingungszahl; je größer diese ist, um so geringer kann jene sein. Darum klingt von zwei Tönen gleicher Amplitude der höhere lauter (Helmholtz), weshalb z. B. eine Piccoloflöte oder ein guter Sopran ein stark besetztes Orchester zu übertönen vermag.
Die Zahl der Luftschwingungen in der Sekunde bestimmt die Höhe des Tones. 435 Doppelschwingungen in der Sekunde ergeben z. B. den Wiener Kammerton a. Die Raschheit der Schwingungen muß nun so groß sein, daß auf eine Sekunde wenigstens 15 Schwingungen kommen, wenn überhaupt ein Ton gehört werden soll (Ellis). Als oberste Schwingungszahl, die auf uns noch den Eindruck eines Tones macht, gibt man 20000 (König) oder 50000 (Edelmann) Schwingungen an. Im Alter rücken diese Grenzen ein wenig zusammen (Zwaardemaker). Wenn nun als untere Grenze 15 Schwingungen für die Sekunde genannt werden, so ist damit nicht gesagt, daß tatsächlich wenigstens 15 Luftstöße unser Ohr treffen müßten, sondern es ist nur ausgesprochen,mit welcher Geschwindigkeitdiese Stöße einander zu folgen haben, damit überhaupt ein musikalischer oder doch ein akustischer Eindruck entsteht. Es genügen nach den neueren Untersuchungen in Wirklichkeit schon zwei aufeinanderfolgende Luftstöße zur Erzeugung einer Tonempfindung. Allerdings ist der Charakter dieser Tonempfindung noch nicht völlig bestimmt. Aber schon mit 16 Schwingungen ist der höchste Grad der Bestimmtheit erreicht. Eine ähnliche Feinheit zeigt das Ohr in dem mittleren Gebiet für dieUnterschiede der Geschwindigkeitder Luftstöße. Beträgt der Unterschied auch nur eine halbe Schwingung in der Sekunde, so wird der Ton als ein qualitativ anderer erkannt, wenngleich die Bestimmung seiner Höhe unsicher sein kann.Es lassen sich darum in einer mittleren Oktave über 1000 Töne unterscheiden. Bei etwa 40 Schwingungen irrt man allerdings um eine ganze Schwingung und an den oberen Grenzen vollends um Tausende bei der Bestimmung der Tonhöhen.Höchst beachtenswert sind die Beziehungen, die zwischen den Schwingungszahlen jener Töne bestehen, die wir oben rein psychologisch als mehr oder weniger miteinander verschmelzend, mehr oder weniger konsonant herausgestellt haben. Die Schwingungszahl eines beliebigen Tones verhält sich zu der seiner Oktav, seiner Quint, seiner Quart, großen Terz, kleinen Terz usw. wie 1 : 2, 2 : 3, 3 : 4, 4 : 5, 5 : 6 usf. Ähnlich einfache Verhältnisse finden sich bei den Schwingungszahlen des Grundtones und der Obertöne. Diese verhalten sich der Reihe nach wie 1 : 2 : 3 : 4 : 5 usf. Aus solchen Tatsachen darf man jedoch nicht den Schluß ziehen, unser Ohr fasse diese eigenartigen Zahlenverhältnisse auf, oder ein konsonantes Intervall erscheine uns deshalb wohlgefällig, weil das Verhältnis der Schwingungszahlen ein sehr einfaches sei. In dem Bewußtsein des über die Tonreize nicht unterrichteten Menschen ist nichts vorhanden als der angenehme oder unangenehme Zusammenklang zweier Töne. Dagegen besitzt unser Ohr eine merkwürdige Fähigkeit, die kompliziertesten Luftwellen zu zerlegen. Ertönt eine Stimmgabel, so werden die benachbarten Luftteilchen in Transversalschwingungen versetzt, die sich geometrisch als einfache Sinusschwingungen nach ihren einzelnen Phasen wiedergeben lassen. Erklingt nun gleichzeitig eine zweite Stimmgabel, so erfassen die von ihr ausgehenden Stöße das nämliche Luftteilchen. Auch sie möchten ihm eine Sinusschwingung erteilen. Da es jedoch nunmehr beiden Antrieben folgen muß, so wird seine Bewegung eine sehr eigenartige, und das Kurvenbild der Totalbewegung wird ein recht kompliziertes, das mit der ursprünglichen Sinuskurve kaum noch eine Ähnlichkeit aufweist. Aber wie sich mathematisch jede Kurve in Sinuskurven zerlegen läßt (Fourrier1822), so wird auch der verwickelte Gesamtreiz im Ohr in seine einfachen Komponenten zerlegt. Und darum verschmelzen zwei gleichzeitig erklingende Töne nicht zu einem Mischton wie zwei Farben zu einer Mischfarbe verschmelzen, sondern jeder Ton bleibt für sich bestehen. Aus demselben Grunde macht es für das Hören keinen Unterschied, ob zwei Töne gleichzeitig oder nacheinander einsetzen, so sehr sich auch die entstehende Gesamtkurve infolge einer Phasenverschiebung verändert.Man hat den der Tonempfindung bzw. dem musikalischen Eindruck zugehörigen Reiz vielfach als periodische Luftschwingung dem ein Geräusch verursachenden Reiz gegenübergestellt und diesen als unperiodischen gekennzeichnet. Drückt man aber eine Anzahl benachbarter Klaviertasten gleichzeitig nieder, so vernimmt man ein Geräusch, obwohl hier aus der Summe periodischer Teilreize wieder ein periodischer Gesamtreiz entstehen muß. Anderseits hört man beim Ausklingeneiner Sirene zweifellos einen musikalischen Klang, und doch folgen sich hier nicht periodische Schwingungen, da die Reize sich beständig ändern. Man wird also den musikalischen Reiz als den einfacheren gegenüber dem sehr komplizierten Geräuschreiz zu betrachten haben, ohne vorerst eine scharfe Grenzlinie ziehen zu können.
Die Zahl der Luftschwingungen in der Sekunde bestimmt die Höhe des Tones. 435 Doppelschwingungen in der Sekunde ergeben z. B. den Wiener Kammerton a. Die Raschheit der Schwingungen muß nun so groß sein, daß auf eine Sekunde wenigstens 15 Schwingungen kommen, wenn überhaupt ein Ton gehört werden soll (Ellis). Als oberste Schwingungszahl, die auf uns noch den Eindruck eines Tones macht, gibt man 20000 (König) oder 50000 (Edelmann) Schwingungen an. Im Alter rücken diese Grenzen ein wenig zusammen (Zwaardemaker). Wenn nun als untere Grenze 15 Schwingungen für die Sekunde genannt werden, so ist damit nicht gesagt, daß tatsächlich wenigstens 15 Luftstöße unser Ohr treffen müßten, sondern es ist nur ausgesprochen,mit welcher Geschwindigkeitdiese Stöße einander zu folgen haben, damit überhaupt ein musikalischer oder doch ein akustischer Eindruck entsteht. Es genügen nach den neueren Untersuchungen in Wirklichkeit schon zwei aufeinanderfolgende Luftstöße zur Erzeugung einer Tonempfindung. Allerdings ist der Charakter dieser Tonempfindung noch nicht völlig bestimmt. Aber schon mit 16 Schwingungen ist der höchste Grad der Bestimmtheit erreicht. Eine ähnliche Feinheit zeigt das Ohr in dem mittleren Gebiet für dieUnterschiede der Geschwindigkeitder Luftstöße. Beträgt der Unterschied auch nur eine halbe Schwingung in der Sekunde, so wird der Ton als ein qualitativ anderer erkannt, wenngleich die Bestimmung seiner Höhe unsicher sein kann.Es lassen sich darum in einer mittleren Oktave über 1000 Töne unterscheiden. Bei etwa 40 Schwingungen irrt man allerdings um eine ganze Schwingung und an den oberen Grenzen vollends um Tausende bei der Bestimmung der Tonhöhen.
Höchst beachtenswert sind die Beziehungen, die zwischen den Schwingungszahlen jener Töne bestehen, die wir oben rein psychologisch als mehr oder weniger miteinander verschmelzend, mehr oder weniger konsonant herausgestellt haben. Die Schwingungszahl eines beliebigen Tones verhält sich zu der seiner Oktav, seiner Quint, seiner Quart, großen Terz, kleinen Terz usw. wie 1 : 2, 2 : 3, 3 : 4, 4 : 5, 5 : 6 usf. Ähnlich einfache Verhältnisse finden sich bei den Schwingungszahlen des Grundtones und der Obertöne. Diese verhalten sich der Reihe nach wie 1 : 2 : 3 : 4 : 5 usf. Aus solchen Tatsachen darf man jedoch nicht den Schluß ziehen, unser Ohr fasse diese eigenartigen Zahlenverhältnisse auf, oder ein konsonantes Intervall erscheine uns deshalb wohlgefällig, weil das Verhältnis der Schwingungszahlen ein sehr einfaches sei. In dem Bewußtsein des über die Tonreize nicht unterrichteten Menschen ist nichts vorhanden als der angenehme oder unangenehme Zusammenklang zweier Töne. Dagegen besitzt unser Ohr eine merkwürdige Fähigkeit, die kompliziertesten Luftwellen zu zerlegen. Ertönt eine Stimmgabel, so werden die benachbarten Luftteilchen in Transversalschwingungen versetzt, die sich geometrisch als einfache Sinusschwingungen nach ihren einzelnen Phasen wiedergeben lassen. Erklingt nun gleichzeitig eine zweite Stimmgabel, so erfassen die von ihr ausgehenden Stöße das nämliche Luftteilchen. Auch sie möchten ihm eine Sinusschwingung erteilen. Da es jedoch nunmehr beiden Antrieben folgen muß, so wird seine Bewegung eine sehr eigenartige, und das Kurvenbild der Totalbewegung wird ein recht kompliziertes, das mit der ursprünglichen Sinuskurve kaum noch eine Ähnlichkeit aufweist. Aber wie sich mathematisch jede Kurve in Sinuskurven zerlegen läßt (Fourrier1822), so wird auch der verwickelte Gesamtreiz im Ohr in seine einfachen Komponenten zerlegt. Und darum verschmelzen zwei gleichzeitig erklingende Töne nicht zu einem Mischton wie zwei Farben zu einer Mischfarbe verschmelzen, sondern jeder Ton bleibt für sich bestehen. Aus demselben Grunde macht es für das Hören keinen Unterschied, ob zwei Töne gleichzeitig oder nacheinander einsetzen, so sehr sich auch die entstehende Gesamtkurve infolge einer Phasenverschiebung verändert.
Man hat den der Tonempfindung bzw. dem musikalischen Eindruck zugehörigen Reiz vielfach als periodische Luftschwingung dem ein Geräusch verursachenden Reiz gegenübergestellt und diesen als unperiodischen gekennzeichnet. Drückt man aber eine Anzahl benachbarter Klaviertasten gleichzeitig nieder, so vernimmt man ein Geräusch, obwohl hier aus der Summe periodischer Teilreize wieder ein periodischer Gesamtreiz entstehen muß. Anderseits hört man beim Ausklingeneiner Sirene zweifellos einen musikalischen Klang, und doch folgen sich hier nicht periodische Schwingungen, da die Reize sich beständig ändern. Man wird also den musikalischen Reiz als den einfacheren gegenüber dem sehr komplizierten Geräuschreiz zu betrachten haben, ohne vorerst eine scharfe Grenzlinie ziehen zu können.
Bevor wir nun die Theorie der Gehörempfindungen darstellen können, müssen wir noch zwei Tatsachengruppen besprechen, die über die Einzelempfindung hinausführen, dieSchwebungenund dieKombinationstöne. Erklingen zwei benachbarte Töne gleichzeitig, so bemerkt man rhythmische Intensitätsschwankungen: bei sehr nahe zusammenliegenden Tönen ein allmähliches Ab- und Zunehmen der Intensität, bei entfernteren vernimmt man abgegrenzte Stöße oder endlich ein verworrenes Schwirren. Zählt man ab, wieviele Schwebungen auf die Sekunde entfallen, so stellt sich heraus, daß die Zahl der Schwebungen gleich der Differenz der Schwingungszahlen der beiden Töne ist. Je näher also die Töne einander liegen, um so geringer ist die Zahl der Schwebungen. Schwebungen bei hohen und bei niederen Tönen unterscheiden sich durch die größere Rauhigkeit in den oberen Regionen. Merkwürdigerweise ruft auch ein kräftiger Oberton Schwebungen mit dem Grundton hervor, wodurch also ein neues, die Klangfarbe mitbestimmendes Element gegeben ist.
Die Erklärung der Schwebungen möchte man zunächst bei den äußeren Reizen suchen. Vereinigt man zwei wenig voneinander unterschiedene Sinuskurven, so ergibt sich eine neue Kurve, die periodisch ein Maximum und ein Minimum der Amplitude aufweist. Es wird also wirklich die Luftwelle durch Interferenz abwechselnd geschwächt und verstärkt. Allein diesem Deutungsversuch widerspricht die oben mitgeteilte Tatsache, daß das Ohr von der durch Kombination der Schwingungen entstandenen Form der Kurve unabhängig ist, da es aus dieser die ursprünglichen Komponenten herausanalysiert. Somit müssen die Schwebungen im Ohr selbst entstehen. Die Theorie der Gehörempfindungen hat dies verständlich zu machen.In eigenartiger Weise geht unser Sinnesorgan über die objektiv vorhandenen Reize hinaus und bleibt doch wiederum in streng gesetzmäßiger Beziehung zu den Reizen bei den sogenanntenKombinationstönen. Wird gleichzeitig ein hoher (h) und ein tiefer (t) Ton geboten, so hört man unter Umständen noch einen dritten Ton von der Schwingungszahl h−t, denDifferenzton. Außerdemist ein Ton von der Schwingungszahl h+t vernehmbar, derSummationston. Sorgfältige Beobachtungen ergaben nun, daß sich zwischen dem Ton t und dem tieferen Differenzton h−t ein neuer Differenzton bildet von der Schwingungszahl t−(h−t) = 2t−h. Man nennt ihn den zweiten Differenzton. Wie man sieht, lassen sich nach diesem Prinzip noch eine Reihe anderer Kombinationstöne rein rechnerisch ableiten. Man will sie zum Teil auch beobachtet haben. Von größerer Bedeutung sind indes nur die drei genannten Kombinationstöne. Zu ihrer einwandfreien Feststellung hat namentlichStumpfeine exakte Methode ausgearbeitet, auf die wegen ihrer vorbildlichen Sorgfalt hier wenigstens aufmerksam gemacht sei. (Stumpf, Beobachtungen über Kombinationstöne ZPs. 55 [1910], S. 1 ff.)Die Kombinationstöne, von denen hier die Rede ist, lassen sich nicht aus äußeren Reizen erklären, die sich etwa infolge des Zusammenwirkens zweier Schallquellen bilden. Eine derartige Entstehung eines neuen objektiven Reizes ist allerdings möglich, z. B. wenn man zwei Stimmgabeln auf einer gemeinsamen Unterlage befestigt oder wenn im Harmonium zwei Pfeifen von einer gemeinsamen Windlade aus gespeist werden. Die so entstehenden Kombinationstöne verlangen keine weitere psychologische oder physiologische Erklärung. Sie sind daran als objektive Töne zu erkennen, daß sie durch einen Helmholtzschen Resonator verstärkt werden, während der subjektive Kombinationston gleich laut bleibt. Sind aber die Schallquellen sorgfältig getrennt, so kann sich ein neuer äußerer Reiz nicht bilden, es sei denn, man setze besonders empfindliche und geeignete elastische Körper beiden Reizen aus. So fand man, daß auch bei getrennten Schallquellen empfindliche Flammen, Telephonplatten und Membranen nach dem Muster des Trommelfelles mit dem Kombinationston reagieren. Die Vermutung ist darum berechtigt, daß die Kombinationstöne auf die nämliche Weise im Trommelfell entstehen. Wenn man nun auch nach Wegfall des Trommelfelles Kombinationstöne gehört hat, so könnten sie in einer andern Membran des Mittelohres, etwa in dem runden Fenster am Eingang der Schnecke, erzeugt worden sein.
Die Erklärung der Schwebungen möchte man zunächst bei den äußeren Reizen suchen. Vereinigt man zwei wenig voneinander unterschiedene Sinuskurven, so ergibt sich eine neue Kurve, die periodisch ein Maximum und ein Minimum der Amplitude aufweist. Es wird also wirklich die Luftwelle durch Interferenz abwechselnd geschwächt und verstärkt. Allein diesem Deutungsversuch widerspricht die oben mitgeteilte Tatsache, daß das Ohr von der durch Kombination der Schwingungen entstandenen Form der Kurve unabhängig ist, da es aus dieser die ursprünglichen Komponenten herausanalysiert. Somit müssen die Schwebungen im Ohr selbst entstehen. Die Theorie der Gehörempfindungen hat dies verständlich zu machen.
In eigenartiger Weise geht unser Sinnesorgan über die objektiv vorhandenen Reize hinaus und bleibt doch wiederum in streng gesetzmäßiger Beziehung zu den Reizen bei den sogenanntenKombinationstönen. Wird gleichzeitig ein hoher (h) und ein tiefer (t) Ton geboten, so hört man unter Umständen noch einen dritten Ton von der Schwingungszahl h−t, denDifferenzton. Außerdemist ein Ton von der Schwingungszahl h+t vernehmbar, derSummationston. Sorgfältige Beobachtungen ergaben nun, daß sich zwischen dem Ton t und dem tieferen Differenzton h−t ein neuer Differenzton bildet von der Schwingungszahl t−(h−t) = 2t−h. Man nennt ihn den zweiten Differenzton. Wie man sieht, lassen sich nach diesem Prinzip noch eine Reihe anderer Kombinationstöne rein rechnerisch ableiten. Man will sie zum Teil auch beobachtet haben. Von größerer Bedeutung sind indes nur die drei genannten Kombinationstöne. Zu ihrer einwandfreien Feststellung hat namentlichStumpfeine exakte Methode ausgearbeitet, auf die wegen ihrer vorbildlichen Sorgfalt hier wenigstens aufmerksam gemacht sei. (Stumpf, Beobachtungen über Kombinationstöne ZPs. 55 [1910], S. 1 ff.)
Die Kombinationstöne, von denen hier die Rede ist, lassen sich nicht aus äußeren Reizen erklären, die sich etwa infolge des Zusammenwirkens zweier Schallquellen bilden. Eine derartige Entstehung eines neuen objektiven Reizes ist allerdings möglich, z. B. wenn man zwei Stimmgabeln auf einer gemeinsamen Unterlage befestigt oder wenn im Harmonium zwei Pfeifen von einer gemeinsamen Windlade aus gespeist werden. Die so entstehenden Kombinationstöne verlangen keine weitere psychologische oder physiologische Erklärung. Sie sind daran als objektive Töne zu erkennen, daß sie durch einen Helmholtzschen Resonator verstärkt werden, während der subjektive Kombinationston gleich laut bleibt. Sind aber die Schallquellen sorgfältig getrennt, so kann sich ein neuer äußerer Reiz nicht bilden, es sei denn, man setze besonders empfindliche und geeignete elastische Körper beiden Reizen aus. So fand man, daß auch bei getrennten Schallquellen empfindliche Flammen, Telephonplatten und Membranen nach dem Muster des Trommelfelles mit dem Kombinationston reagieren. Die Vermutung ist darum berechtigt, daß die Kombinationstöne auf die nämliche Weise im Trommelfell entstehen. Wenn man nun auch nach Wegfall des Trommelfelles Kombinationstöne gehört hat, so könnten sie in einer andern Membran des Mittelohres, etwa in dem runden Fenster am Eingang der Schnecke, erzeugt worden sein.
Der äußere Gehörgang wird von dem Trommelfell, einer schräg verlaufenden, trichterförmig nach innen eingezogenen Membran abgeschlossen. Wie physikalische Untersuchungen lehren, sind Membranen dieser Bauart am geeignetsten, die verschiedenartigsten Schwingungen der umgebenden Medien aufzunehmen, ohne zu sehr in Eigenschwingungen zu geraten, wodurch sie zur getreuen Vermittlung der fremden Schwingungen untauglich würden. Innen liegt dem Trommelfell der Hammer an, der einerseits dessen Eigenschwingungenzu dämpfen, anderseits die dem Trommelfell von außen erteilten Schwingungen vermittels der beiden andern Gehörknöchelchen, des Amboß und des Steigbügels, auf die Membran des zum Vorhof führenden ovalen Fensters zu übertragen hat (Fig. 3). Das innere Ohr ist mit einer Flüssigkeit erfüllt. Somit erzeugen die Schwingungen am ovalen Fenster Flüssigkeitswellen, die sich durch das ganze innere Ohr und namentlich durch die Schnecke fortpflanzen. Dort teilen sie sich der mit Endolymphe angefüllten häutigen Schnecke mit und erregen deren Grundmembran, auf welcher der Hörnerv endigt. Die Grundmembran enthält etwa 20000 straff gespannte, zur Schneckenspindel radiär verlaufende Fasern, deren Länge nach der Schneckenspitze hin zunimmt.
Fig. 3. Schema des Gehörorgans (nachNagel). 1. der Hörnerv. 3. Utriculus. 4. ein Bogengang. 5. Sacculus. 10. das knöcherne Labyrinth. 11. das Felsenbein. 12. das ovale, 13. das runde Fenster. 15, 16. der äussere Gehörgang. 17. das Trommelfell. 18–20. Hammer, Amboß, Steigbügel. 21–23. Paukenhöhle und Eustachische Röhre.AusNagel, Handbuch der Physiologie des Menschen III, 2 S. 542. Braunschweig,Vieweg & Sohn.
Fig. 3. Schema des Gehörorgans (nachNagel). 1. der Hörnerv. 3. Utriculus. 4. ein Bogengang. 5. Sacculus. 10. das knöcherne Labyrinth. 11. das Felsenbein. 12. das ovale, 13. das runde Fenster. 15, 16. der äussere Gehörgang. 17. das Trommelfell. 18–20. Hammer, Amboß, Steigbügel. 21–23. Paukenhöhle und Eustachische Röhre.AusNagel, Handbuch der Physiologie des Menschen III, 2 S. 542. Braunschweig,Vieweg & Sohn.
Nach derHelmholtzschen Theoriesoll nun jede dieser Fasern wie die Saiten eines Klaviers auf einen bestimmten Ton abgestimmt sein: die am Ausgang derSchnecke liegenden kürzeren auf die höheren, die an der Spitze liegenden längeren Fasern auf die tieferen Töne. Bei einer rhythmischen Erregung der Endolymphe würden dann nur jene Fasern in Schwingung geraten, die auf diese Wellenbewegung abgestimmt sind, ähnlich wie beim Hineinsingen in ein Klavier nur die den gesungenen Tönen entsprechenden Saiten mitschwingen. Die Schwingung der Hautfaser reizt den auf ihr endigenden Hörnerven, wodurch schließlich im Gehirn ein der Gehörempfindung entsprechender psychophysischer Prozeß hervorgerufen wird. Diese Ansicht wird durch Tierexperimente bestätigt: Zerstörung der Schneckenspitze verursachte Taubheit für tiefe, Zerstörung der Schneckenbasis Unempfänglichkeit für hohe Töne. Den Haupteinwand gegen die Theorie, so winzige Fäserchen könnten nicht auf die tiefen Töne abgestimmt sein, hat Helmholtz durch mathematische Untersuchungen zurückgewiesen.
Die Resonanztheorie macht nun zunächst dieTonlückenundToninseln, d. h. den krankhaften Ausfall gewisser Partien der Tonreihe, leicht verständlich. Es versagen da die entsprechenden Teile der Grundmembran. Ferner erklärt die Theorie ganz einfach die Tatsache der Klanganalyse: mag die Gesamtwelle wie immer gestaltet sein, sie kann nur jene Teile des Resonators in Schwingung versetzen, die auch durch ihre Komponenten erregt würden. Helmholtz nahm nun an, jeder Faser der Grundmembran entspreche eine bestimmte Nervenfaser, die stets mit demselben Ton antworte. Anderseits glaubte er, bei jeder Erregung würde nicht nur eine isolierte Faser in Schwingung versetzt, sondern auch die ihr zunächst anliegenden. Diese Annahmen vertragen sich nicht mit der Tatsache, daß wir einfache Töne zu hören imstande sind (Stumpf). Man läßt darum heute die gleiche Nervenfaser innerhalb enger Grenzen mit einer veränderlichen Erregung reagieren. So versteht man auch die Schwebungen. Beim Erklingen zweier benachbarter Töne werden nicht nur zwei vereinzelte Fasern erregt, sondern auch die Nachbargebiete dieser beiden Fasern. Greifen diese nun übereinander, so müssen die mittleren Fasern, diebeiden Antrieben unterliegen, der Interferenz zufolge bald ein Maximum, bald ein Minimum der Erregung aufweisen. Die Dauergeräusche sodann würden durch eine gleichzeitige Erregung größerer Strecken der Grundmembran verständlich, wobei ein Tongewirre entstehen müßte, verbunden mit mannigfaltigen Interferenzerscheinungen, die den Charakter des Unruhigen und Rauhen bedingten. Die Momentangeräusche hingegen würden durch Reize erzeugt, die kürzer sind als eine Schwingung und darum keinen Ton hervorrufen.
Die Helmholtzsche Theorie hat sich trotz mancher inneren Schwierigkeiten bis heute zu behaupten vermocht. Als einzige beachtenswerte Rivalin steht ihr heute die geistvolleTheorie von Ewaldgegenüber. Ewald läßt durch jeden Reiz die ganze Grundmembran in Schwingung geraten, und zwar so, daß sie in eine Reihe stehender Wellen zerlegt wird. Die verschiedenen Reize erregen sie aber in verschiedener Weise. Somit gehört zu jedem Klang ein ganz charakteristisches Wellenbild. Können sich keine stehenden Wellen bilden, so vernehmen wir ein Geräusch. Ewald konnte zeigen, daß eine von Wasser umgebene Membran nach Art der Grundmembran tatsächlich solche Wellenbilder gibt. Gleichwohl wird diese Theorie von der Helmholtzschen durch die Zahl der erklärbaren Probleme übertroffen. Zuletzt sei noch erwähnt, daß manche Forscher zu der Annahme eines besonderen Organs für die Wahrnehmung der Geräusche neigen.
Die Helmholtzsche Theorie hat sich trotz mancher inneren Schwierigkeiten bis heute zu behaupten vermocht. Als einzige beachtenswerte Rivalin steht ihr heute die geistvolleTheorie von Ewaldgegenüber. Ewald läßt durch jeden Reiz die ganze Grundmembran in Schwingung geraten, und zwar so, daß sie in eine Reihe stehender Wellen zerlegt wird. Die verschiedenen Reize erregen sie aber in verschiedener Weise. Somit gehört zu jedem Klang ein ganz charakteristisches Wellenbild. Können sich keine stehenden Wellen bilden, so vernehmen wir ein Geräusch. Ewald konnte zeigen, daß eine von Wasser umgebene Membran nach Art der Grundmembran tatsächlich solche Wellenbilder gibt. Gleichwohl wird diese Theorie von der Helmholtzschen durch die Zahl der erklärbaren Probleme übertroffen. Zuletzt sei noch erwähnt, daß manche Forscher zu der Annahme eines besonderen Organs für die Wahrnehmung der Geräusche neigen.
Literatur
C.Stumpf, Tonpsychologie 1883 u. 1890.
C.Stumpf, Tonpsychologie 1883 u. 1890.