tekst: Piotr Żabicki

Harmonia – mimo, że mocno kojarzy się z muzyką i ze wspaniałymi wykonaniami, nie jest jednak przypisana wyłącznie do ludzkiej twórczości. Mamy przecież harmonię barw czy smaków, harmonię kształtów i form, wreszcie harmonia to ta niemal mityczna zgodność między ludźmi – „złoty wiek” dobrobytu i porozumienia.

W świecie przyrody paradoksalnie ta harmonijna zgodność i współdziałanie są bardzo mocno widoczne między rybami. Paradoksalnie, bo przecież – wracając do muzyki – ryby to symbol bezdźwięczności – „niemy jak ryba” mówimy przecież.

Dajmy rybom na chwilę jeszcze spokój i skupmy się na harmonii od strony muzycznej - warto zharmonizować rozumienie kilku pojęć.

Harmonia odpowiada za relacje między dźwiękami i ich współdziałanie, decydując o tym, jak brzmią one, gdy są odgrywane jednocześnie. Najprościej można ją zdefiniować, odwołując się także do fizyki, jako „sposób łączenia różnych drgań powietrza, tak by stworzyły dobrze brzmiącą całość”. Bo przecież dźwięki trafiają do nas właśnie przez drganie powietrza.

Podstawowymi budulcami harmonii są akordy, czyli współbrzmienie co najmniej trzech dźwięków, które to akordy tworzą szkielet utworu, nadając mu kierunek, głębię i określony nastrój. Bez harmonii muzyka byłaby jedynie zbiorem pojedynczych nut – zagubionych dźwięków, które bezradnie szukają towarzystwa, tak samo dzieje się z niektórymi pojedynczymi osobnikami świata zwierząt – opowiem o tym wkrótce.

W sercu muzycznej harmonii leży fundamentalna dychotomia: podział na konsonans i dysonans.

>> Konsonans to współbrzmienie odbierane jako spójne, zgodne i „przyjemne” dla ucha. Tworzy poczucie spokoju, satysfakcji i rozwiązania. Dominacja konsonansów jest charakterystyczna dla większości muzyki klasycznej i popularnej, gdzie celem jest stworzenie logicznej i satysfakcjonującej ucho (i umysł) całości.

>> Dysonans to z kolei współbrzmienie, które wprowadza napięcie, konflikt, a nawet niepokój lub smutek. Dźwięki wydają się „gryźć” ze sobą, tworząc wrażenie niestabilności, która domaga się „by coś z tym zrobić” lub czasem „by już się skończyło”. Dysonanse są często wykorzystywane w jazzie i muzyce alternatywnej, by nadać kompozycjom złożoności, różnorodności i głębi emocjonalnej. Dysonanse nie pozostawiają słuchacza obojętnym.

Gra między napięciem a rozwiązaniem – dysonansem i konsonansem jest jednym z potężnych narzędzi kompozytora, które inspirowało do poszukiwania muzycznej harmonii w skali znacznie większej niż sala koncertowa, w skali całego wszechświata.

Doskonałą metaforą idealnego porządku jest starożytna koncepcja harmonii sfer (musica mundana). Jej korzenie sięgają starożytnej Grecji i działających tam, zakochanych w matematyce - pitagorejczyków, dla których liczba stanowiła fundamentalną zasadę wszechrzeczy - byt, który porządkował wszystko dookoła. Wierzyli oni, że zbudowany z matematyczną precyzją kosmos ma naturę muzyczną.

Ideę tę rozwinął Platon, który opisał wizję „wrzeciona konieczności” – kosmicznego instrumentu, na którym osiem koncentrycznych kręgów planetarnych obraca się, a śpiewające na nich syreny tworzą doskonałą, niebiańską muzykę.

Koncepcja ta przetrwała wieki, inspirując artystów i naukowców, choćby wielkiego astronoma Johannesa Keplera, który był przekonany, że „ruchy ciał niebieskich są niczym innym jak pewną wiekuistą polifonią”.

Pewnym kontrastem dla tej wizji jest harmonia, która rodzi się spontanicznie, „oddolnie”, bez żadnego planu – harmonia, którą odkrywamy w tętniącym życiem świecie przyrody. Powoli zbliżamy się do ryb.

Przyroda nie kieruje się odgórnym planem. Jej porządek wyłania się spontanicznie, z chaosu prostych interakcji, często poprzez proces samoorganizacji, który nauka określa mianem emergencji. To harmonia bez dyrygenta, która powstaje tu i teraz.

Emergencja (od łac. emergo – wynurzać się) to zjawisko powstawania w złożonych systemach nowych form, wzorców i właściwości, które nie wynikają wprost z cech ich pojedynczych składników. Innymi słowy, całość staje się czymś więcej niż tylko sumą swoich części.

Dobrym przykładem jest ludzkie myślenie – powstaje ono z interakcji miliardów neuronów, choć żaden pojedynczy neuron sam w sobie nie jest zdolny do myślenia. Podobnie stan płynny wody jest właściwością emergentną; nie da się jej wywnioskować, analizując oddzielnie pojedynczy atom tlenu i dwa atomy wodoru. Inny przykład: żadne fizyczne cechy cząsteczek w powietrzu jeszcze nie dają dowodu, że powietrze może przekazywać fale dźwiękowe. System nabiera określonych cech dopiero jako całość, a poszczególne jego elementy tych cech nie mają.

Fascynującym przykładem emergencji w działaniu jest inteligencja rozproszona, nazywana też stadną. Jest to zdolność zwierząt do osiągania złożonych celów, takich jak budowa siedziby, obrona przed drapieżnikiem czy znajdowanie pożywienia, bez centralnego przywództwa, bez nadrzędnego planu i bez lidera wydającego polecenia - porządek wyłania się „oddolnie” – z sumy prostych, lokalnych interakcji między osobnikami. Istotę tego zjawiska idealnie oddaje stwierdzenie biolog Deborah M. Gordon, badającej zachowania mrówek: „Mrówki nie są inteligentne. To kolonia mrówek jest inteligentna”. Ta „mądrość tłumu” pozwala grupie jako całości rozwiązywać problemy, które są absolutnie poza zasięgiem pojedynczego osobnika.

Świat przyrody jest pełen przykładów, które można uznać za naturalne dzieła sztuki. Są to żywe dowody na to, że ten porządek może powstać bez architekta, jedynie na bazie prostych reguł i lokalnych interakcji. Już, już zbliżamy się do ryb… ale najpierw…

Jednym z najbardziej hipnotyzujących zjawisk w przyrodzie jest murmuracja. To dynamiczny, płynny lot tysięcy szpaków, tworzących na niebie tuż przed zachodem słońca żywe, trójwymiarowe rzeźby, które falują, wirują i rozpływają się niczym dym na wietrze. Stado porusza się jak jeden organizm, bez lidera i bez kolizji.

Mechanizm tego powietrznego baletu jest zaskakująco prosty. Jak wykazał w 1985 roku Craig Reynolds w swoim modelu, globalny porządek wyłania się z trzech prostych zasad, którymi kieruje się każdy ptak, reagując wyłącznie na ruch swoich kilku (zazwyczaj siedmiu) najbliższych sąsiadów. Ten prosty akord reguł leży u podstaw całej symfonii ruchu stada:

1. Rozdzielność: Utrzymuj bezpieczny dystans, by unikać zderzeń.

2. Wyrównanie: Dopasuj swój kierunek lotu do kierunku sąsiadów.

3. Spójność: Staraj się lecieć w kierunku środka grupy, by nie odłączyć się od stada.

Ewolucyjnie, główną funkcją murmuracji jest ochrona przed drapieżnikami. Tysiące dynamicznie poruszających się sylwetek tworzą tzw. „efekt rozmycia celu”, który dezorientuje napastnika i znacznie utrudnia mu wybór konkretnej ofiary.

Peter Miller z National Geographic pisze: „Zawsze myślałem, że mrówki wiedzą, co robią. Gdy patrzyłem, jak maszerują po moim blacie kuchennym, sądziłem, że są pewne siebie, muszą mieć plan, że wiedzą, dokąd idą i po co. No bo jak inaczej wytyczałyby szlaki transportowe, budowały skomplikowane mrowiska, organizowały najazdy i robiły to wszystko, co zwykle robią mrówki?”

I dalej kontynuuje: "Okazuje się jednak, że się myliłem. Mrówki nie są małymi inteligentnymi konstruktorami, architektami, nawet wojownikami – przynajmniej nie w pojedynkę. Gdy przychodzi chwila, że trzeba podjąć decyzję, większość mrówek nie ma pojęcia, co robić dalej". "Gdy się obserwuje pojedynczą mrówkę, jest się pod wrażeniem jej bezgranicznej nieudolności." – mówi Deborah M. Gordon, biolog z Uniwersytetu Stanforda. Powtórzę stwierdzenie, które już padło: To kolonia mrówek jest inteligentna – zbiór pojedynczych egzemplarzy już nie. Mrówka sztucznie oddzielona od kolonii i przeniesiona w inne miejsce będzie chaotycznie przemieszczać się w różnych kierunkach. Może też zacząć kopać w podłożu, powtarzając tylko czynność, którą wcześniej wykonywała.

Kolonia mrówek to modelowy przykład systemu, który potrafi rozwiązywać złożone problemy optymalizacyjne – takie jak znalezienie najkrótszej drogi do źródła pożywienia – bez jakiegokolwiek centralnego ośrodka dowodzenia. Królowa składa jaja, ale nie wydaje rozkazów.

Jak to możliwe? Mrówki stosują mechanizm stygmergii, czyli komunikacji pośredniej poprzez modyfikację środowiska. Osobniki, poszukując pożywienia, zostawiają za sobą ślady feromonowe. Początkowo poruszają się losowo, ale gdy któraś znajdzie pokarm i wróci do mrowiska, wzmocni ślad na swojej trasie. Inne mrówki, natrafiając na ten ślad, podążą tą samą drogą, również go wzmacniając. Ponieważ feromony parują, krótsze ścieżki – pokonywane szybciej i częściej – są automatycznie wzmacniane intensywniej niż dłuższe, które zdążą wywietrzeć. W ten sposób, bez żadnego planu, poprzez prosty mechanizm „głosowania nogami”, cała kolonia błyskawicznie optymalizuje trasę do pożywienia.

Podobnie jak stado ptaków, ławica porusza się niczym jeden, lśniący organizm z tysiącem łusek, którego nagła zmiana kierunku przypomina błysk światła. Jest zdolna do niemal natychmiastowych i idealnie skoordynowanych manewrów, co jest kluczowe dla przetrwania, np. w obliczu ataku drapieżnika. Z tysięcy osobników powstaje jedność – jedno ciało. Przenośnie możemy powiedzieć, że oto pojawia się ciałoryb.

Ta niezwykła synchronizacja jest możliwa dzięki dwóm mechanizmom komunikacji. Ryby odbierają bodźce wzrokowe, obserwując ruch swoich sąsiadek. Jednak kluczową rolę odgrywa linia boczna – wyspecjalizowany narząd zmysłu, wrażliwy na najdrobniejsze zmiany ciśnienia wody. Dzięki niemu każda ryba natychmiast „czuje” zmianę kierunku ruchu sąsiadów i może na nią błyskawicznie zareagować. Nie trzeba wykręcać głowy by spojrzeć.

Życie w ławicy przynosi ogromne korzyści, przede wszystkim w kontekście obrony. Badania wykazały, że wywołana atakiem fala ucieczki w ławicy obniża skuteczność polujących ptaków z 54% do zaledwie 21%.

Wspólnym mianownikiem tych dwóch procesów – harmonii dźwięków i organizmów są relacje oraz współdziałania między poszczególnymi elementami. Zarówno nuty w akordzie, jak i ptaki w stadzie tworzą spójną całość nie tylko dzięki swoim indywidualnym cechom, lecz dzięki temu, jak na siebie wzajemnie oddziałują. Ale – co jest charakterystyczne dla świata natury - najgłębsza harmonia nie zawsze potrzebuje dyrygenta.

Tekst stanowił podstawę prezentacji naukowej podczas festiwalu piosenki naukowej "Naukofonia 2025"

>> camtronome.com/pl/blog/teoria-muzyki-dla-poczatkujacych-czym-jest-harmonia-melodia-i-rytm/

>> vibe.pl/harmonia-w-muzyce/

>> sensualnosc.bn.org.pl/harmonia-sfer-160/

>> us.edu.pl/wp-content/uploads/pliki/no-limits/Owady-spoleczne_NL_nr-3-PL-internet.pdf

>> www.national-geographic.pl/traveler/kierunki/teoria-stada/

>> polecosystem.pl/artykul/murmuracja/

>> dzienniknaukowy.pl/lawica-chroni-ryby-przed-drapieznikami-nowe-badania