Цыматика: дыбыс пен тербеліс арқылы жасырын үлгілерді ашу. Тәжірибелерде беттерге ұнтақ себіп, тербеліс толқындарын көруге болады. Жаңалықтар мен зерттеулер!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Вибрациялы пластинада көрінетін үлгілерді жасау
Creation of visible patterns on a vibrated plate
Циматика (κῦμα сөзінен) – модальдық діріл құбылыстарының бір бөлігі. Бұл терминді швейцариялық дәрігер Ханс Дженни (1904–1972) енгізген. Әдетте пластинаның, диафрагманың немесе мембрананың беті дірілдетіледі, ал максималды және минималды орын ауыстыру аймақтары бөлшектердің, пастаның немесе сұйықтықтың жұқа қабатында көрінеді. Пластинаның геометриясына және қозғалыс жиілігіне байланысты, қоздырылатын ортада әртүрлі үлгілер пайда болады. Қолданылатын құрал қарапайым болуы мүмкін, мысалы, қытайлық құйылатын ыдыс, онда мыс тұтқаларын сүртіп, мыс төменгі бөліктерін дірілдетеді. Басқа мысалдарға Хладни пластинасы және цимаскоп жатады.
Cymatics (from κῦμα) is a subset of modal vibrational phenomena. The term was coined by Swiss physician Hans Jenny (1904–1972). Typically the surface of a plate, diaphragm, or membrane is vibrated, and regions of maximum and minimum displacement are made visible in a thin coating of particles, paste, or liquid. Different patterns emerge in the excitatory medium depending on the geometry of the plate and the driving frequency. The apparatus employed can be simple, such as the Chinese spouting bowl, in which copper handles are rubbed and cause the copper bottom elements to vibrate. Other examples include the Chladni plate and the so called cymascope.
Тарих
1680 жылдың 8 шілдесінде Роберт Гук шыны табақтардың тербеліс түрлерімен байланысты түйіндік үлгілерді көре алды. Гук ұнмен себілген шыны табақтың шетінен доғамен сырғады және түйіндік үлгілердің пайда болатынын байқады. Неміс музыканты және физигі Эрнст Хладни XVIII ғасырда мембрананың немесе пластинканың тербеліс түрлерін тербелісті бетке ұсақ ұнтақ (мысалы, ликоподий ұнтағы, ұн немесе ұсақ құм) шашу арқылы байқауға болатынын анықтады. Ұнтақ тербеліс салдарынан қозғалады және дыбыс тербелісіне сәйкес келетін беттің нүктелерінде біртіндеп жиналады. Нүктелер "тербеліс режимінің түйіндік сызықтары" деп аталатын сызықтардың үлгісін құрайды. Тербелістің қалыпты түрлері және осы түрлердің әрқайсысына сәйкес түйіндік сызықтардың үлгісі, біртекті механикалық қасиеттері бар бет үшін, беттің геометриялық пішінімен және беттің бекітілу әдісімен толық анықталады. 1630 жылдары және 1680 жылдары Роберт Гукпен жасалған бұл тәсілдер кейіннен Хладни тарапынан жетілдірілді, ол 1787 жылы "Entdeckungen über die Theorie des Klanges" (Дыбыс теориясы бойынша жаңалықтар) кітабында оларды жүйелі түрде енгізді. Бұл акустикалық құбылыстарды түсінуге және музыкалық аспаптардың жұмыс істеуін зерттеуге маңызды үлес қосты. Осылайша алынған фигуралар (ұсақ құммен жабылған тегіс тақталардың шетімен тік бұрышпен сырғалған скрипка доғасының көмегімен) әлі де "Хладни фигуралары" деп аталады.
On July 8, 1680, Robert Hooke was able to see the nodal patterns associated with the modes of vibration of glass plates. Hooke ran a bow along the edge of a glass plate covered with flour, and saw the nodal patterns emerge. The German musician and physicist Ernst Chladni noticed in the eighteenth century that the modes of vibration of a membrane or a plate can be observed by sprinkling the vibrating surface with a fine dust (e. g., lycopodium powder, flour or fine sand). The powder moves due to the vibration and accumulates progressively in points of the surface corresponding to the sound vibration. The points form a pattern of lines, known as "nodal lines of the vibration mode". The normal modes of vibration, and the pattern of nodal lines associated with each of these, are completely determined, for a surface with homogeneous mechanical characteristics, from the geometric shape of the surface and by the way in which the surface is constrained. around 1630 and by Robert Hooke in 1680, were later perfected by Chladni, who introduced them systematically in 1787 in his book Entdeckungen über die Theorie des Klanges (Discoveries on the theory of sound). This provided an important contribution to the understanding of acoustic phenomena and the functioning of musical instruments. The figures thus obtained (with the aid of a violin bow that rubbed perpendicularly along the edge of smooth plates covered with fine sand) are still designated by the name of "Chladni figures".
Ханс Дженидің шығармалары
1967 жылы антропософ Рудольф Штайнердің шәкірті Ханс Дженни неміс тілінде екі томдық «Киматика» атты алғашқысын жариялады; екіншісі 1972 жылы қайтыс болғаннан кейін жарық көрді.) 2001 жылы MACROmedia Publishing осы екі томды ағылшын тілінде біріктірді. Соңғы кезде, 2024 жылдың наурыз айында, олар акустика, өнер және дыбыс терапиясы саласындағы жетекші сарапшылардың түсініктемелері мен қосымшаларымен бірге осы біріктірілген басылымның кеңейтілген, қайта қараған нұсқасын қайта басып шығарды.) Ол инертті заттарды тербелісті дыбыс толқындарына ұшырату арқылы гармониялық бейнелердің қалыптасуын көрсетті. Оның қатаң ғылыми әдістемеге негізделген жұмыстары Хладнидің тәжірибелерін дамытып, табиғатта, әсіресе тірі организмдерде кездесетін көптеген әмбебап үлгілерді көрсететін күрделі, органикалық, үйлесімді бейнелерді ашып көрсетті. Дженни металл табаққа ұнтақтарды, пасталарды және сұйықтықтарды жақты, ол тербеліс генераторына қосылған және кең жиілік спектрін тудыратын еді. Заттар тербелістің жиілігіне тән геометриялық пішіндермен сипатталатын әртүрлі құрылымдарға ұйымдастырылды. Дженнидің сөзіне göre, бұл құрылымдар мандала мен табиғатта қайталап келетін басқа да формаларды еске түсіреді, олар оны тудырған тербеліс энергиясының көзге көрінбейтін күш өрісінің көрінісі болар еді. Ол әсіресе ежелгі санскрит тіліндегі «Ом» дыбысының (индустар мен буддистер жаратылыстың дыбысы деп санайды) әсеріне таң қалды. Ликоподий ұнтағы орталық нүктесі бар шеңбер құрады, бұл «Ом» бейнеленген әдістердің бірі еді. Шындығында, шеңбер пішіндес тақта ортада (немесе шетінде, немесе кемінде орталық симметриясы бар нүктелер жиынтығында) орналасқанда, түйіндік тербеліс режимдерінің барлығы орталық симметрияға ие, сондықтан Дженнидің байқауы жақсы белгілі математикалық қасиеттермен толық сәйкес келеді. Физикалық-математикалық тұрғыдан алғанда, түйіндік бейнелердің пішіні тербеліске келтірілген дененің пішінімен немесе газдағы дыбыстық толқындардың жағдайында газ орналасқан қуыстың пішінімен алдын ала анықталады. Сондықтан дыбыс толқыны тербеліске келтірілген дененің пішініне немесе түйіндік бейнелердің пішініне ешқандай әсер етпейді. Тербелістен тек құмның орналасуы ғана өзгереді. Құмнан түзілген бейне, өз кезегінде, тербелістің жиілік спектрімен әсер етеді, өйткені әр тербеліс режимі белгілі бір жиілікпен сипатталады. Сондықтан тербелісті қозғаушы сигналдың спектрі нақты қандай бейнелер түйіндік түрде көрсетілетінін анықтайды. Хладни фигураларының пайда болуына қатысты физикалық құбылыстар классикалық физикамен жақсы түсіндіріледі. Қазіргі заманғы сарапшылар, соның ішінде Майкл Шермер, антропософияның инженерия, медицина, биология және биодинамикалық егістік сияқты салаларда қолданылуын жалған ғылым деп санайды.
In 1967 Hans Jenny, a student of the anthroposophist, Rudolf Steiner, published the first of two volumes in German entitled Kymatic; the second was published posthumously in 1972.) In 2001, MACROmedia Publishing created a composite of these two volumes in English. Quite recently, in March 2024, they reissued an extensively revised version of this composite edition with notes and commentaries by leading experts in the fields of acoustics, the arts, and sound therapies.) He showed the evolution of harmonic images by subjecting inert substances to oscillating sound waves. His substantial body of work based on rigorous scientific methodology, developed Chladni's experiments, highlighting intricate, organic, harmonic images that reflected many universal patterns found throughout nature and especially living organisms. Jenny spread powders, pastes, and liquids on a metal plate connected to an oscillator which could produce a broad spectrum of frequencies. The substances were organized into different structures characterized by geometric shapes typical of the frequency of the vibration emitted by the oscillator. According to Jenny, these structures, reminiscent of the mandala and other forms recurring in nature, would be a manifestation of an invisible force field of the vibrational energy that generated it. He was particularly impressed by an observation that imposing a vocalization in ancient Sanskrit of Om (regarded by Hindus and Buddhists as the sound of creation) the lycopodium powder formed a circle with a centre point, one of the ways in which Om had been represented. In fact, for a plate of circular shape, resting in the centre (or the border, or at least in a set of points with central symmetry), the nodal vibration modes all have central symmetry, so the observation of Jenny is entirely consistent with well known mathematical properties. From the physical mathematical standpoint, the form of the nodal patterns is predetermined by the shape of the body set in vibration or, in the case of acoustic waves in a gas, the shape of the cavity in which the gas is contained. The sound wave, therefore, does not influence at all the shape of the vibrating body or the shape of the nodal patterns. The only thing that changes due to the vibration is the arrangement of the sand. The image formed by the sand, in turn, is influenced by the frequency spectrum of the vibration only because each vibration mode is characterized by a specific frequency. Therefore, the spectrum of the signal that excites the vibration determines which patterns are actually nodally displayed. The physical phenomena involved in the formation of Chladni figures are best explained by classical physics. Modern analysts, including Michael Shermer, have termed anthroposophy's application in areas such as engineering, medicine, biology, and biodynamic agriculture as pseudoscience.
Инженерлік саладағы әсері
Дыбыс тербелісінен туындаған ауа-сұйықтық интерфейсіндегі периодты және симметриялық үлгілерге сүйене отырып, П. Чен және оның әріптестері сұйықтық негізіндегі шаблонды қолдана отырып, микродеңгейлі материалдардан әртүрлі құрылымдарды жасау әдісін әзірледі. Бұл сұйықтық негізіндегі шаблонды дірілдің жиілігі мен үдеуін реттеу арқылы динамикалық түрде қайта конфигурациялауға болады.
Inspired by periodic and symmetrical patterns at the air liquid interface created by sound vibration, P. Chen and coworkers developed a method to engineer diverse structures from microscale materials using liquid based templates. This liquid based template can be dynamically reconfigured by tuning vibration frequency and acceleration.