Ses Mekanizmamızdaki Harikalıklar

Canlılar içinde, aynı türün fertleri olmakla birlikte birbirlerinden çok farklı sesleri çıkarabilen ve Kur'an'ın ifadesiyle, Cenab-ı Hakk'ın beyanı öğrettiği, konuşabilen tek varlık olan insan hususi bir konuma sahiptir. Ayrıca insan, müzik enstrümanlarıyla elde edilebilen değişik perdedeki çok farklı seslerin tamamını çıkarabilmektedir.

Eğer büyüklük bakımından gırtlak ile onun içindeki hava yolu sistemi müzik enstrümanlarıyla mukayese edilseydi, en küçük müzik enstrümanlarından biri olan tiz sesli flütle (piko) aynı sınıfta yer alacaktı. Ses enstrümanımızın bu küçüklüğüne rağmen, tecrübeli şarkıcılar bütün müzik enstrümanları ile bire bir yarışabilmekte, hattâ orkestrada çok farklı seslere eşlik edebilmektedirler. İnsan sesi üzerine yapılan son çalışmalar, ses sistemimizi meydana getiren unsurlarda (Resim–1) ve bunların aralarındaki münasebetlerde görülen girift mekanizmaları ortaya koymuştur.1

Yaklaşık yarım yüzyıldır, bilim adamları insanın musiki kabiliyetini lineer (doğrusal) akustik teorisiyle açıklamaya çalışmışlardır.2 Son yıllarda bu teorinin insanoğlunun karmaşık ses sistemini açıklamakta yetersiz olduğu, doğrusal olmayan (nonlineer) akustik bir teorinin gerektiği anlaşılmıştır. Nonlineer teoride, ses kaynağıyla rezonatör birbirlerinden bağımsız olmayıp, birbiriyle etkileşime girmektedir.

Müzik sesi nasıl elde edilir?
'Müzik sesi'ni çıkarabilmek için, bir enstrümanın üç temel unsura sahip olması gerekir: kaynak, rezonatör ve yayıcı (Resim–2). Ses kaynağı havada titreşir; titreşimin bu frekansı perde, üst frekansları ise, ses rengi olarak algılanır. Rezonatör titreşimi artırarak temel frekansı güçlendirir. Yayıcı, yüzey veya aralık şeklinde olup, sesi havaya iletir.

Borazanı ele alırsak, çalgıcı nefesinden gelen havayla ağızlığı titreştirerek temel bir ses frekansı ve daha üst frekansları oluşturur. Enstrümanın metal borusu rezonatör görevi yaparak titreşimi güçlendirir ve dışa doğru genişleyen menfez (yayıcı) sesi yayar. Borazancı dudak gerginliğini değiştirerek veya düğmelere basarak, borazan borusunun uzunluğunu değiştirmek suretiyle farklı frekanslar elde edebilir. Kemanı ele alırsak, teller titreşimin kaynağını oluşturur, orta hava boşluğu ve üst tahta yüzey rezonatör görevi yapar ve iki yanda bulunan 's' şeklindeki yarıklar ise, sesin havada yayılmasını sağlar.

Bir şarkıcı ise, hava üfleyerek ses kirişlerinde titreşim oluşturur. Ses kirişleri (veya ses telleri) gırtlak duvarından kese şeklinde çıkıntı yapan iki adet çok hususi dokudur. Bu kirişlerin birbirine hızla temas etmesi ve ayrılmasıyla titreşimler meydana gelir. Glotis (nefes borusunun ağzı) açılır ve kapanır. Gırtlağın hemen üstündeki bölge tıpkı borazan ağızlığı gibi sesi daha ilerideki ses bölgesine yani rezonatöre iletir. Dudaklar ise borazanın çıkış menfezinde olduğu gibi yayıcı rolünü üstlenir

Bir başparmak tırnağı büyüklüğünde olan ses kirişleri müzik enstrümanı imalâtçıları için, cazip bir âlet olarak görünmez. Küçüklüklerinin yanı sıra, çok yumuşak ve süngerimsi dokuları titreşimleri desteklemeye ve çeşitli perdeleri çıkarmaya yetmeyecekmiş gibi görünür. Gırtlağın üzerindeki hava kanalı 15–20, altındaki ise 12–15 cm'dir. Rezonatör görevi gören bu kanalın küçük bir flüt boyutunda olması ayrı bir dezavantajdır. İnsan sesiyle oluşturulan perdeleri yaklaşık olarak elde eden havalı müzik enstrümanları ise, boyutça çok büyüktür: borazan yaklaşık 2 metre, trombon ise açıldığında yaklaşık 3 metredir.

Kaynak tasarımı
Bir kamış veya telin, titreşimi destekleyebilmesi için, elâstik bir yapıda olması gerekir ki, deforme olduğunda eski şeklini alabilsin. Elâstisite; direngenlik veya gerginlik ile irtibatlıdır. Kamışın eğilmeye direngenliği vardır; tel ise, gergin durumda titreşir. Bir ses kaynağının direngenliği veya gerginliği kareköklü bir bağıntı ile ses frekanslarını belirler. Bir çelik telin frekansını iki kat artırmak için (perdesini bir oktav artırma), gerginliğini dört katına çıkarmak gerekir. Bu kısıtlayıcı faktörden dolayı sadece gerginliği değiştirerek istenilen frekans aralığını elde etmek mümkün olmaz. Titreşen elemanın uzunluğu değiştirilerek de frekans değiştirilebilir. Titreşen telde frekanslar telin uzunluğu ile ters orantılıdır. Parmakla telin bir ucuna basarak çalgıcı, telin titreşen kısmının boyunu ve dolayısıyla frekansları değiştirebilir. Telin titreşen uzunluğu yarıya indirilirse, frekans iki katına çıkar. Geniş bir frekans aralığı elde edilebilmesi için, enstrümanlarda tek tel yerine birçok tel kullanılır. Böylece telli çalgılarda değişik frekansları elde etmek için, üç temel mekanizma bulunur: tel uzunluğunu değiştirmek, gerginliği ayarlamak ve çoklu tel kullanmak. Telli enstrüman çalanlar, gerginliği, etrafına telin sarılı olduğu akort anahtarını çevirmek suretiyle ayarlarlar. Ancak çalma esnasında hem gerginliği hem de uzunluğu aynı anda ayarlamak mümkün değildir.

Karşılaştırırsak, insanın ses kirişlerine, hiçbir müzik enstrümanında olmayan, hem uzunluğu hem de gerginliği aynı anda ayarlama kabiliyeti verilmiştir. İnsanda ses kirişlerinde, kaslarla kirişin uç noktalarının kaydırılması suretiyle uzunluğun ayarlanması, müzik âletinde parmakla telin üstüne basma işleminin bir benzeridir. Bahsedilen fizik prensibine göre, frekansın çok artırılması isteniyorsa, gerginliği artırmak ve uzunluğu azaltmak gerekir. Bunu sağlamak için çok özel bir malzemeye ihtiyaç vardır; çünkü hemen bütün malzemelerde gerginliği arttırmak için uzunluk artırılmalıdır. Bu problem ses kirişlerinde harika bir şekilde çözülmüştür. Ses kirişleri (Resim–3) üç parçalı malzemeden yapılmıştır. Bunlardan biri tele benzer bir bağdır (ligament). Bundan dolayı, ses kirişleri ses teli olarak da adlandırılır. Uzatıldığında bu bağdaki gerilmenin nonlineer olduğu biyomekanik testlerle gösterilmiştir. Kısayken yumuşak, ama uzadığında çok gergin olabilmektedir. Meselâ kirişin uzunluğu 1 cm'den 1,6 cm'e çıkarıldığında iç gerilme 30 kat olabilir, bu da daha önceden bahsedilen kareköklü ifade yüzünden 5 kat frekanstan fazlasına karşılık gelebilir. Ancak uzunluk % 60 arttığı için aslında frekans artışı 5 kat değil, yaklaşık 3 kat olur ki, bu müzik terimiyle ifade edilirse, 1,5 oktav olur. Birçoğumuz konuşur ve şarkı söylerken bu frekans aralığını kullanırız; ancak bazı şarkıcılar bilim adamlarını şaşırtacak şekilde 4–5 oktav ses çıkarabilirler.

Ses kirişlerinin perde aralığını genişletmek üzere bir kas dokusu vazifelendirilmiştir. Kiriş kısa olduğunda bile, ses kirişlerinin uç noktaları arasındaki gerginlik kas liflerinin kasılmasıyla artırılabilir. Ses kirişinin malzemesinin % 90'ı kas dokusudur. Nispeten yumuşak olan kas ve bağ dokusu, akciğerlerden gelen havanın yeterince yüksek frekansta titreştirilmesini sağlayamaz. Titreşimlerin artırılabilmesi için, ses kirişlerine üçüncü bir mekanizma daha yerleştirilmiştir. Kas ve bağ dokusu bir mukoza ile kaplanmıştır. Bu mukoza tabakası çok ince bir zar ile altında akışkanımsı maddeden oluşur. Rüzgârın okyanusta dalga oluşturmasına benzer şekilde akciğerlerimizden gelen hava bu mukoza tabakası üzerinden geçerken dalga oluşmasında vazife görür.3

Ses kirişlerini kullanma
Bu üçlü sistemle çok farklı perdeden sesler ancak büyük bir maharet ve tecrübeyle çıkarılabilir. Dokularda farklı frekanslar birbiriyle rekabet hâlindedir ve bu rekabetin neticesinde âni perde sıçramaları veya ses bozuklukları olabilir.4

Düşük perde ve orta-yüksek seslerde, şarkıcı ses kiriş kaslarını hareketlendirir ve bütün tabakaları titreştirir. Ses kirişleri kısa konumdadır ve kas gerilmeleri perdeyi belirler. Bu durumda hem mukoza, hem de bağ gevşemiştir ve istenilen yüzey dalgalarını iletmektedir. Kas, bu perde değerinde ses şiddetini azaltmak için titreşmez ve ses kiriş uzunluğunu ayarlamada görev alır. Yüksek perdelerin oluşabilmesi için şarkıcı ses kirişini uzatır, bağdaki gerilmeyle frekans ayarlanır ve mukoza yüzey dalgalarını iletir. Netice itibariyle, istenen ses şiddetini ve frekansını elde edebilmek için, çok hassas ve karmaşık kontrol sistemine ihtiyaç vardır. Usta ve yaratılıştan istidatlı müzikçilerin, verilen bu kapasiteyi normal insanlara göre daha iyi kullandığı söylenebilir.

Rezonans havayolu
Müzik âletlerinde âletin boyutlarını rezonatör belirler. İnsan rezonatörü ise çok küçük olmasına rağmen, diğer büyük âletlerin verimi elde edilebilir. Müzik âletlerinde yüzeyler, hazneler, borular, çanlar kaynaktan gelen sesi artırmak için kullanılır. Kemanda teller bir köprü desteği ile üst satıhla irtibatlandırılmıştır. Bu satıh, tellerdeki frekanslar ile aynı frekanslarda titreşecek şekilde özel olarak tasarlanmıştır. Böylece teldeki titreşim satıh tarafından artırılır. Üst ve alt satıhların arasındaki hava kütlesi de telin tabiî frekansında titreşir. Fizik kuralına göre, bütün kararlı frekanslar temel frekansın (2:1, 3:1, 4:1...) tamsayı katları olmak zorundadır. Bu geniş frekans spektrumunu karşılayabilmek için, rezonatörün yeterince büyük olması gerekir. Bu yüzden borazan 1,2–2; trombon ise 3–9 metreye kadar uzayabilir. İnsan sesinde ise mesafe çok kısadır; ses kirişlerinden ağız çıkışına kadar sadece 17 cm vardır. Ancak ses yoluna müzik âletlerinde olmayan, şeklin değişebilmesi gibi önemli bir hususiyet verilmiştir. Belli perdelerde ve güçlü üst tonlarda ağız bir megafon gibi açılarak ses elde edilir. Bu megafon şekli bir borazana benzetilebilir. Ağız borazanın çıkışındaki çana benzetilebilir. Başka müzik tonlarında ve perdelerinde ise, ağız daraltılarak ters megafon şekli kullanılır (Resim–4).

Ses mekanizmamızdaki harikalıkları anlayabilmek için, bilim adamları çalışmalarını sürdürmektedirler. Yaratılış harikası bu mekanizmaların daha detaylı analizi sayesinde, ileride belki de çok daha küçük hacimde ve performansı yüksek yeni müzik âletleri geliştirilebilecektir.

Dipnotlar
Ingo R. Titze, The Human Instrument, Scientific American, January 2008.
Johan Sundberg, The acoustics of the singing voice, Scientific American, March 1977.
Robert T. Sataloff, The human voice, Scientific American, December 1992.
Levin Edgerton, The throat singers of Tuva, Scientific American, September 1999.

Sami Polatöz / SIZINTI