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.

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:

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.

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: