«Великая победа над временем одержана граммофоном»  — в этом его огромное культурное значение. Современная техника звукозаписи позволяет закреплять звуки определенного отрезка времени и вызывать желаемое звучание вновь и вновь, подобно тому как кинематография позволяет сохранять и повторять по желанию зрелище.

Для сохранения зрелища — получения фотографического изображения — пользуются косвенным (относительно указанной цели) свойством света — тем, что освещение некоторых веществ (например, солей серебра) вызывает в них физико-химические изменения.

Для фиксирования звука пользуются тем основным его свойством, что звучание не отделимо от механической подвижности — без перемещения, без движения, хотя бы малого, для глаз не заметного, нельзя издать ни одного звука (поэтому, в частности, в пустоте, где нечему перемещаться, не передаются звуки). Запись звука, каким бы способом она ни производилась, есть поэтому всегда запись движения.

Звук связан с определенным незначительным колебательным перемещением, — в этом можно убедиться осязательно. Можно, например, почувствовать рукой колебание диффузора репродуктора или деки виолончели. Можно убедиться в этом и зрительно: мы можем видеть, как во время звучания струнных инструментов колеблются их струны, а во время звучания духовых инструментов — колеблется язычок.

Наконец, даже в случае, когда это трудно уловимо на-ощуль и на-глаз, мы можем с физической объективностью убедиться в том, что звук связан с колебанием. Приделаем для этого к любому звучащему телу (например, к деке виолончели, диффузору репродуктора или к камертону штифт, который будет оставлять след своего движения на закопченном стекле или бумаге. Если мы (проведя смычком по камертону или каким-либо иным путем) заставим камертон звучать, — штифт прочертит линию АВ. Если при незвучащем камертоне мы протянем бумагу в поперечном относительно линии АВ направлении, показанном стрелкой, штифт прочертит линию CD. Но если мы одновременно заставим камертон звучать и будем с постоянной скоростью протягивать бумагу, на бумаге окажется вычерченной показанная на рисунке кривая.

Впервые опыты подобной записи проделаны были сто лет назад.

Рассматривая кривую, мы видим с полной наглядностью, что звук представляет ряд последовательных колебаний. Несколькими опытами нетрудно убедиться в том, что чем выше тон взятого нами камертона, тем больше волн будет на одном и том же протяжении бумаги, а чем громче звук — тем больше будут подниматься самые волны. Заменив камертон виолончелью, получим значительно более сложную кривую. Не вдаваясь в более подробное изучение этого опыта, сейчас важно лишь отметить зависимость между звучанием и формой кривой.

Но тот опыт, который мы сейчас проделали, есть не что иное, как запись звука.

Запись звука, каким бы способом она ни производилась, всегда сводится к запечатлению соответствующей звучанию вибрации путем местного изменения свойств тела, воспринимающего эту вибрацию элемент времени закрепляется при этом относительным перемещением воспринимающего тела.

В 1937 г. исполнилось шестьдесят лет с тех пор, как была впервые высказана блестящая идея обратимости записи, идея, на которой основано всякое звуковоспроизведение. Смысл ее в основном таков: если соответствующие какому-либо звучанию колебания зарегистрированы во времени в визе пространственного следа, то, обратно, тело, приведенное в колебательное движение при помощи этого следа, будет издавать звуки, подобные записанным.

Вся задача воспроизведения состоит поэтому в том, чтобы заставить тело колебаться в точном соответствии с теми колебаниями, которые были зарегистрированы. Для этого прежде всего нужно уметь использовать самый пространственный след для создания вторичных колебательных движений.

Пространственный след может быть и незаметным для глаз (латентное фотографическое изображение, изменение магнитных свойств). В случае граммофонной пластинки применяется след, произведенный путем изменения формы воспринимающего тела, что позволяет использовать этот след для воспроизведения простейшим механическим путем.

Для того чтобы с помощью пространственного следа, зафиксированного в определенной форме на воспринимающем теле, стало возможным получить вторичное звучание, необходимо, во-первых, чтобы какое-либо тело могло приходить в колебания, соответствующие любым звукам, и, во-вторых, чтобы этому телу было принудительно сообщено то колебание, которое зафиксировано в виде пространственного следа.

Ударяя по колоколу, мы всегда слышим звон, а не писк или свист, и потому на первый взгляд кажется невероятным, чтобы какое-либо тело было способно по выбору издавать любой из этих звуков. Можно ли, например, бумагу заставить издавать звуки, тождественные несущимся от тяжелого металлического колокола? Оказывается, можно.

Разве не приходилось нам слышать по радио не только звон, но и самые разнообразные звуки и разве не бумажный диффузор какого-нибудь репродуктора передавал все эти звуки? Ударенная простым толчком бумага не способна прийти в такое колебательное движение, звук которого напомнит нам звон тяжелого колокола. Но, вынудив бумагу с помощью специального устройства вибрировать желательным образом, мы заставим ее издавать разнообразнейшие звуки. Это свойство, отнюдь, не специфическое свойство бумаги и в диффузорах применяют бумагу лишь благодаря некоторым ее практическим преимуществам, на которых здесь останавливаться нет надобности. Сейчас важно установить, что тело может быть при известных условиях приведено в колебания, создающие самые разнообразные звуки.

Остается выяснить способ, с помощью которого можно принудительно сообщать какому-либо телу любые желательные движения, в частности те, которые были зафиксированы при записи звука.

Поскольку для рассматриваемого случая граммофонной пластинки существенны, как уже сказано, механические пути передачи движения, остановимся на опыте, произведенном еще в 1681 г. знаменитым Робертом Гуком (Robert Hooke).

Заставляя диск с укрепленными в нем зубьями вращаться и подводя к нему до соприкосновения с зубьями листок плотной (например, ватманской) бумаги, мы услышим при медленном вращении щелчки от отдельных ударов, которые при ускорении вращения заменятся одним сплошным тоном, становящимся все выше по мере дальнейшего повышения числа оборотов. Этот тон уже совершенно не похож на звуки, издаваемые бумагой при простом толчке. Еще более разнообразные звуки мы получим, усложняя форму зубьев диска, придающих бумаге движение. Так, например, диск, имеющий определенную форму, даст при 1500 об/мин звук произнесенной человеческим голосом буквы «у».

Прикрепив к колоколу записывающий штифт, произведя запись звучания колокола соответственно и придав затем диску профиль, соответствующий этой записи, мы, вращая диск с таким профилем, можем заставить касающуюся его бумагу издавать звуки колокольного звона, потому что бумага будет колебаться так, как колебался звеневший колокол.

Этими экспериментами мы иллюстрировали, по существу, и технику механического воспроизведения звукозаписи. Применяемая на практике система отличается от только что описанной, главным образом, тем, что передача движения от носителя записи к приемнику колебаний осуществляется с помощью более надежной механической связи тел.

При граммофонном воспроизведении носителем записи является граммофонная пластинка, а телом, излучающим всевозможные, колебания, — диафрагма мембраны. С точки зрения кинематики механизмов передача движения от граммофонной пластинки к игле (составляющей одно кинематическое целое с рычагом мембраны, передающим движение диафрагме мембраны) может быть отнесена к классу кулачково-эксцентриковых.

Граммофонная пластинка может быть с этой кинематической точки зрения охарактеризована как диск, в котором имеется паз (называемый в граммофонной пластинке канавкой), сообщающий при вращении пластинки колебательное движение ходящему в этом направляющем пазе кулачку (роль которого выполняет граммофонная игла).

Форма извилистостей этой канавки определена теми вибрациями, которые имели место при записи эта форма обусловлена поэтому звучанием во время записи и в свою очередь обусловливает звучание при воспроизведении, так как заставляет иглу совершать вибрации, соответствующие вибрациям первоначального звучания.

Таким образом ясно, что граммофонная пластинки несет чисто механические функции, являясь, по существу сменной деталью машины. Поэтому любой материал, способный принять необходимую форму извилин канавки и сохранить ее при движении по этой канавке иглы, вызовет на граммофоне звучание.

Если далеко не всякий материал удовлетворяет этим простым на вид требованиям, то происходит это по следующим двум причинам.

Во-первых, точность соблюдения формы извилин канавки должна быть очень высока — мы увидим «иже, что самое большое отклонение канавки от средней линии (т. е. ход эксцентрика в приведенном выше толковании) не превышает 0,07 мм, будучи обычно еще намного меньше этой и без того малой величины.

Во-вторых, как показано будет ниже, удельная нагрузка, оказываемая на материал пластинки иглой, проходящей по канавке, имеет ту же величину, что и удельная нагрузка, оказываемая на железнодорожный рельс самым тяжелым паровозом.

Суммируя все изложенное, можем сказать, что граммофонная пластинка является деталью очень высокой точности, работающей при исключительно больших нагрузках.