با سیماتیک آشنا شوید: علم بصری سازی صوت

با سیماتیک آشنا شوید: علم بصری سازی صوت

دنیای صداها خیلی شگفت انگیز است. هر روز ما صداهای مختلفی می شنویم؛ از بوق ماشین و ویز ویز پشه گرفته تا صدای موسیقی. یا از این صداها خوش مان نمی آید، یا بی تفاوتیم یا از آن ها لذت می بریم. اما تا حالا شده در مورد ماهیت صداها فکر کنیم؟ سیماتیک در این زمینه به ما کمک می کند.

هر صدا جنس و طنین خاصی دارد؛ هر صدا مثل یک طعم غذاست و هر کدام هم تأثیر متفاوتی بر ذهن و روح ما می گذارد. حتی شگفت انگیزتر از این ها، چگونگی شنیده شدن صداها توسط سیستم عصبی داخل گوش ما است. اما می خواهیم درباره بعد دیگری از صدا برایتان بگوییم، بعدی که زیاد برای ما ملموس نیست: بعد تصویری صدا.

هر صدا شکل موج خاص خودش را دارد که با فرکانس خاصی تولید می شود. بعضی از مواد به موج ها و فرکانس های خاصی حساس هستند و با دریافت آن ها، تغییر شکل پیدا می کنند که برای هر موج و فرکانس، منحصر به فرد است. علمی که به مطالعه این فرآیند، صداهای خاص و مواد حساس به این صداها می پردازد، سیماتیک نام دارد.

ارنست کلادنی، گالیله، داوینچی

ارنست کلادنی، گالیله، داوینچی

صوت در محیط های مختلف، به شکل های مختلفی به تصویر در می آید. لئوناردو داوینچی از اولین افرادی بود که به این مسأله پی برد. وقتی یک میز داشت می لرزید، داوینچی مشاهده کرد که ذرات گرد و غبار روی آن شکل خاصی به خودشان می گیرند. گالیله هم مشاهده مشابهی روی بشقاب های لرزان داشت.

بعد از داوینچی و گالیله و افرادی دیگر از جمله رابرت هوک، ارنست کلادنی مشاهدات دقیق تری در این زمینه به دست آورد. کلادنی موسیقیدان و فیزیکدان قرن 18 و 19 بود. او پدر علم آکوستیک شناخته می شود و از دیگر دستاوردهایش می توانیم به محاسبه سرعت صوت در گازهای مختلف اشاره کنیم. کلادنی توانست الگوهای مرتبط با اثر صوت بر شکل ذرات را به دست بیاورد. او یک بشقاب برنجی آورد و در آن مقداری شن ریخت. سپس با ویولن، نت های مختلفی را نواخت و بشقاب را با فرکانس آن ها به لرزش در آورد. فلز برنج نسبت به امواج صوتی بسیار حساس است و به خوبی آن ها را جذب و به شن های داخل بشقاب منتقل می کند. ذرات شن هم با دریافت لرزش ناشی از فرکانس صوت از بشقاب برنجی، به شکل های خاصی در می آمدند. در نهایت کلادنی تونست به الگوهای زیر دست پیدا کند:

chladnigram

مایکل فارادی، فیزیکدان بزرگ قرن 19 هم مشاهداتی در این زمینه داشت. او توانست چنین آزمایشی را با شعله آتش شمع انجام دهد و شاهد افزایش یا کاهش ارتفاع شعله بود. البته فارادی مطالعه اش را در این زمینه ادامه نداد.

دانشمندان زیادی در زمینه سیماتیک تحقیق و آزمایش کردند اما کسی که توانست این رشته را به صورت یک علم در بیاورد، کسی نبود جز هانس جِنی. هانس جنی دانشمند و پزشک سوییسی قرن 20 بود که توانست با دقت بسیار بالایی، صوت را بصری سازی و مشاهداتش را با ارائه دلایل علمی و فرموله کردن در قالب ریاضی و فیزیک، اثبات و مکتوب کند. هانس جنی به عنوان پدر علم سیماتیک شناخته می شود. تصویر بالای مطلب هم تصویر روی جلد کتاب آقای جنی به نام «مطالعه ای بر پدیده موج» است که خود او در حین آزمایش هایش ثبت نموده. سیماتیک امروز در مهندسی، پزشکی و هنر کاربرد دارد.

نایجل استنفورد در ویدیوی آهنگ Cymatics، صوت را بصری سازی می کند.

نایجل استنفورد در ویدیوی آهنگ Cymatics، صوت را بصری سازی می کند.

حال از علم و تاریخ بیرون می آییم و به بخش جالب تر قضیه می پردازیم. نایجل استنفورد موسیقیدان و آهنگساز اهل نیوزلند است که در زمینه موسیقی الکترونیک فعالیت می کند و در سال 2014 آلبومی به نام «Solar Echoes» یا «پژواک های خورشیدی» عرضه کرد. یکی از قطعات این آلبوم Cymatics نام دارد. به گفته خود استنفورد، او اول مطالعاتی در زمینه سیماتیک داشت و سپس آزمایش هایی برای بصری سازی صوت طراحی کرد. در نهایت برای این آزمایش ها صداهایی با فرکانس های خاص طراحی کرد که حاصل آن شد آهنگ Cymatics که یک اثر برجسته موسیقی الکترونیک محسوب می شود و سینتی سایزرهای آنالوگ نقش خود را به خوبی در آن ایفا کرده اند.

در ادامه می توانید ویدیوی آهنگ Cymatics را که نایجل استنفورد در آن صدا را با علم سیماتیک بصری سازی می کند، تماشا کنید:

 

از سراسر اینترنت

مطالب مرتبط

بهترین دانشگاه های جهان برای ادامه تحصیل: مراکز آموزش عالی اتریش

اتریش ممکن است کشور نسبتاً کوچکی باشد، اما دلایل زیادی برای تحصیل در این کشور وجود دارد که تعداد بالای دانشگاه های اتریشی در میان برترین دانشگاه های جهان از آن جمله است. اتریش از لحاظ مساحت تقریباً به اندازه ی ایالت Maine امریکاست و از لحاظ جمعیت، پذیرای جمعیتی در حدود پایتخت انگلستان یعنی... ادامه مطلب

کشف یک ابر خوشه کهکشانی که در پشت راه شیری پنهان مانده بود

در نگاه اول به نظر می رسد کشف و موقعیت یابی ساختاری به عظمت یک «ابر خوشه کهکشانی» (supercluster) که از تعداد قابل توجهی کهکشان تشکیل یافته، کار دشواری نباشد، اما واقعیت این است که غبارات، سیارک ها و منظومه های متعدد کهکشان خودمان،‌ یعنی کهکشان راه شیری، میدان دید ما را نسبت به سایر... ادامه مطلب

ساخت نوعی ماده پلیمری که به صورت خودکار به اشکال اورگامی تبدیل می شود

برای نخستین بار در طول تاریخ، دانشمندان نوعی ماده هوشمند را تولید کرده اند که می توان آن را به دفعات متعدد برنامه ریزی کرد تا خود را به شکل های مختلف در آورد. به این ترتیب، با ایجاد اندکی حرارت می توان پلیمر پلاستیکی طراحی شده را وادار کرد که خود را به صورت یک... ادامه مطلب

وصله های پرینت شده می توانند به کمک افراد مبتلا به سکته قلبی بیایند

دانشمندان همیشه در تلاش بودند تا راه ساده ای برای تولید وصله های قلب توسعه دهند که از این طریق بتوان به یاری بیماران مبتلا به سکته قلبی آمد اما همیشه مشکلاتی بر سر راه آنها قرار داشت. حال به نظر می رسد محققان دانشگاه «مینه سوتا» به نتایج امیدوار کننده ای دست یافته اند. گفتنی... ادامه مطلب

با آلیاژ جدید تیتانیوم-طلا می توان ایمپلنت های فوق مقاوم ساخت

بسیاری از ایمپلنت های مورد استفاده در بدن انسان (از جمله جایگزین استخوان های لگن یا دندان ها) را باید پس از نزدیک به 10 سال تعویض کرد، زیرا ترکیبات آنها به اندازه کافی قوی نیستند تا بتوانند زمان بیشتری را دوام بیاورند. ظاهراً محققین «دانشگاه رایس» شهر هیوستن در ایالت تگزاس، این وضعیت را... ادامه مطلب

تشعشعات نیروگاه فوکوشیما، ربات ژاپنی را پس از دو ساعت از کار انداخت

همان طور که می دانید ژاپنی ها برای پاکسازی نیروگاه هسته ای فوکوشیما از مواد رادیواکتیو به ربات های غول پیکر متوسل شده اند، اما ظاهراً این راهکار نیز جوابگوی شدت فوق العاده زیاد تشعشعات درون رآکتورها نیست. ربات کنترل از راه دوری که برای نخستین بار پس از زمین لرزه و سونامی شدید سال 2011... ادامه مطلب

نظرات ۲

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود