با سیماتیک آشنا شوید: علم بصری‌سازی صوت

دنیای صداها شگفت‌انگیز است. ما هر روز صداهای مختلفی را می‌شنویم؛ از بوق ماشین و ویز ویز پشه گرفته تا صدای موسیقی. یا به آن‌ها بی‌تفاوتیم (یا حتی بدمان می‌آید) یا از آن‌ها لذت می بریم. اما تا حالا شده در مورد ماهیت صداها فکر کنیم؟ هر صدا جنس و طنین خاصی داره؛ هر صدا مثل یه طعم غذا است و هر کدومش هم تأثیر متفاوتی بر ذهن و روح ما می‌گذارد. حتی شگفت انگیزتر از این‌ها، چگونگی شنیده شدن صداها توسط سیستم عصبی داخل گوش ما است.

اما من می‌خواهم درباره بعد دیگری از صدا بگویم؛ بعدی که برای ما زیاد ملموس نیست: بعد بصری صدا. هر صدا شکل موج خاص خودش را دارد که با فرکانس خاصی تولید می‌شود. بعضی از مواد به موج‌ها و فرکانس‌های خاصی حساس هستند و با دریافت آن امواج، تغییر شکل پیدا می‌کنند. این شکل برای برای هر موج و فرکانسی، منحصر به فرد است. علمی که به مطالعه این فرآیند، صداهای خاص و مواد حساس به این صداها می پردازد، سیماتیک نام دارد.

حتما خیلی از شما فیلم معروف مربوط به آزمایش قطره آب را که مولکول‌هایش در محیط‌های مختلف، شکل‌های متفاوتی به خودش می گرفتند، دیده‌اید. صوت هم همینطور است و در محیط های مختلف، به شکل‌های مختلفی به تصویر در می‌آید. لئوناردو داوینچی از اولین افرادی بود که به این علم پی برد. وقتی یک میز داشت می لرزید، داوینچی مشاهده کرد که ذرات گرد و غبار روی آن شکل خاصی به خودشون می‌گیرند. گالیله هم مشاهده مشابهی روی بشقاب‌های لرزان داشت.

بعد از داوینچی و گالیله و تعدادی دیگر از جمله رابرت هوک، ارنست کلادنی مشاهدات دقیق‌تری در این زمینه به دست آورد. کلادنی موسیقیدان و فیزیکدان قرن 18 و 19 بود. او پدر علم آکوستیک شناخته می‌شود و از دیگر دستاوردهایش می توانم به محاسبه سرعت صوت در گازهای مختلف اشاره کنم. 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 و با ویولن، نت های مختلفی را نواخت. فلز برنج نسبت به امواج صوتی بسیار حساس است و به خوبی آن‌ها را جذب، و به شن‌های داخل بشقاب منتقل می کند. ذرات شن هم با دریافت لرزش ناشی از فرکانس صوت از بشقاب برنجی، به شکل‌های خاصی در می‌آمدند. در نهایت کلادنی توانست 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 متناسب با امواج و فرکانس‌ها بود. البته فارادی مطالعه‌اش را در این زمینه ادامه نداد.

دانشمندان زیادی در زمینه سیماتیک تحقیق و آزمایش کرده‌اند 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 بصری‌سازی 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 می‌شود. تصویر بالای مطلب هم به تصویر جلد کتاب آقای جنی به نام «مطالعه ای بر پدیده موج» تعلق دارد که خود او از آزمایش‌هایش تهیه کرده است. سیماتیک امروز در مهندسی، پزشکی و هنر کاربرد دارد.

حالا از علم و تاریخ بیرون می‌آییم و به بخش جالب‌تر قضیه می پردازیم. نایجل استنفورد یک موسیقیدان و آهنگساز اهل نیوزلند است که در زمینه موسیقی الکترونیک فعالیت می‌کند. او 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 بعد، آزمایش‌هایی را برای بصری‌سازی صوت طراحی کرد. در نهایت برای این آزمایش‌ها صداهایی با فرکانس‌های خاص طراحی کرد که حاصلش شد آهنگ Cymatics که یک اثر برجسته در موسیقی الکترونیک است و سینتی سایزرهای آنالوگ نقش خودشون را به خوبی در آن ایفا می‌کنند.

• می‌توانید ویدیوی آهنگ Cymatics نایجل استنفورد را در زیر مشاهده کنید:

منبع: دیجیاتو به قلم عماد ساعدی