Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Резонанс, видимый с помощью черных семян на деке клавесина
Кукурузный крахмал и водный раствор под действием синусоидальной вибрации
Демонстрация песочного рисунка на металлической пластине. Из кинофильма Внутренние миры Внешние миры .

Киматика (от древнегреческого : κῦμα , латинизировано :  кима , букв.  «Волна») - это подмножество модальных вибрационных явлений . Этот термин был придуман Гансом Дженни (1904-1972), швейцарским последователем философской школы, известной как антропософия . Обычно поверхность пластины, диафрагмы или мембраны вибрирует, и области максимального и минимального смещения становятся видимыми в тонком покрытии из частиц, пасты или жидкости. [1] В возбуждающей среде возникают разные модели в зависимости от геометрии пластины и частоты возбуждения.

Используемое устройство может быть простым, например, китайская изливная чаша , в которой медные ручки натираются и вызывают вибрацию медных нижних элементов. Другие примеры включают пластину Хладни [2] и так называемый cymascope.

История [ править ]

8 июля 1680 года Роберт Гук смог увидеть узловые узоры, связанные с модами колебаний стеклянных пластин. Гук провел луком по краю стеклянной тарелки, покрытой мукой, и увидел, как появляются узлы. [3]

Немецкий музыкант и физик Эрнст Хладни заметил в восемнадцатом веке, что режимы вибрации мембраны или пластины можно наблюдать, присыпая вибрирующую поверхность мелкой пылью (например, порошком ликоподия , мукой или мелким песком). Порошок перемещается из-за вибрации и постепенно накапливается в точках поверхности, соответствующих звуковой вибрации. Точки образуют узор из линий, известный как «узловые линии режима вибрации». Нормальные режимы вибрации и характер узловых линий, связанных с каждым из них, полностью определяются для поверхности с однородными механическими характеристиками из геометрической формы поверхности и того, каким образом поверхность ограничена. [3]

Эксперименты подобного рода, подобные тем, которые ранее проводил Галилео Галилей [4] около 1630 года и Роберт Гук в 1680 году, позже были усовершенствованы Хладни, который систематически представил их в 1787 году в своей книге Entdeckungen über die Theorie des Klanges (Открытия на теория звука). Это внесло важный вклад в понимание акустических явлений и функционирования музыкальных инструментов. Полученные таким образом фигуры (при помощи скрипичного смычка, натертого перпендикулярно кромке гладких пластин, покрытых мелким песком) до сих пор обозначаются названием «фигуры Хладни».

Работа Ганса Дженни [ править ]

В 1967 году Ханс Дженни , последователь антропософской доктрины Рудольфа Штайнера , опубликовал два тома под названием Kymatic (1967 и 1972), в которых, повторяя эксперименты Хладни, он утверждал о существовании тонкой силы, основанной на нормальных симметричных образах, созданных звуковые волны. Дженни насыпала песок, пыль и жидкости на металлическую пластину, подключенную к генератору, который мог воспроизводить широкий спектр частот. Песок или другие вещества были организованы в различные структуры, характеризующиеся геометрическими формами, типичными для частоты вибрации, излучаемой осциллятором. По словам Дженни, эти структуры, напоминающие мандалу и другие формы, повторяющиеся в природе, будут проявлением невидимого силового поля вибрационной энергии, которая его генерирует. На него особенно произвело впечатление наблюдение, согласно которому, на древнем санскрите звучало слово Ом (рассматриваемое индуистами и буддистами как звук творения), порошок ликоподия образовывал круг с центральной точкой, что являлось одним из способов представления Ом.

Фактически, для пластины круглой формы, покоящейся в центре (или на границе, или, по крайней мере, в наборе точек с центральной симметрией), все узловые моды колебаний обладают центральной симметрией, поэтому наблюдение Дженни полностью согласуется с хорошо известные математические свойства. [ необходима цитата ]С физико-математической точки зрения форма узловых узоров определяется формой вибрирующего тела или, в случае акустических волн в газе, формой полости, в которой содержится газ. Таким образом, звуковая волна совершенно не влияет на форму вибрирующего тела или форму узловых узоров. Единственное, что меняется из-за вибрации, - это расположение песка. На изображение, сформированное песком, в свою очередь, влияет частотный спектр вибрации только потому, что каждая мода вибрации характеризуется определенной частотой. Следовательно, спектр сигнала, возбуждающего вибрацию, определяет, какие рисунки фактически отображаются в узловом режиме. Физические явления, участвующие в формировании фигур Хладни, лучше всего объясняются классической физикой.[ необходима цитата ] Современные аналитики, в том числе Майкл Шермер , назвали применение антропософии в таких областях, как инженерия, медицина, биология и биодинамическое сельское хозяйство псевдонаукой . [ необходима цитата ]

В исцелении [ править ]

Некоторые исследователи предполагают, что применение ультразвука приводит к более быстрому заживлению ран. [5] За исключением избранных статей по теме низкоамплитудных высокочастотных звуков при заживлении переломов костей [6] нет медицинских свидетельств этого явления.

Влияние на искусство и музыку [ править ]

Устройства для отображения узловых изображений оказали влияние на изобразительное искусство и современную музыку. Художница Бьорк создала проекции киматических узоров, используя низкие частоты во время турне для своего альбома Biophilia .

Книга Ханса Дженни о фигурах Хладни повлияла на Элвина Люсьера и помогла Люсьеру создать композицию « Королева Юга» . Работу Дженни также продолжил основатель Центра перспективных визуальных исследований (CAVS) Дьердь Кепеш из Массачусетского технологического института . [7] Его работа в этой области включала акустически вибрирующий кусок листового металла, в котором были просверлены небольшие отверстия в сетке. Через эти отверстия горело небольшое пламя газа, и с помощью этой установки были видны термодинамические узоры.

В середине 1980-х визуальный художник Рон Рокко , который также развивал свою работу в CAVS, использовал зеркала, установленные на крошечные серводвигатели , которые приводились в действие звуковым сигналом синтезатора и усиливались ламповым усилителем для отражения луча лазера. Это создавало световые узоры, соответствующие частоте и амплитуде звука. Используя этот луч для создания видео обратной связи и компьютеры для обработки сигнала обратной связи, Рокко создал серию инсталляций «Андро-медиа». Позже Рокко наладил сотрудничество с музыкантом Дэвидом Хайксом, который практиковал форму монгольского обертонного пения с Гармоническим хором, чтобы генерировать киматические изображения из лужи жидкой ртути, которая функционировала как жидкое зеркало для модуляции луча гелий-неонового лазера.от генерируемого таким образом звука. Фотографии этой работы можно найти в каталоге Ars Electronica 1987 года. [8]

Современный немецкий фотограф и философ Александр Лаутервассер перенес киматику в 21 век, используя тонко изготовленные кристаллические осцилляторы для резонирования стальных пластин, покрытых мелким песком, и для вибрации небольших образцов воды в чашках Петри . Его первая книга, Вода Звук Изображение , [9] переведено на английский язык в 2006 году, показывает изображения света , отраженные от поверхности набора воды в движение с помощью звуковых источников , начиная от чисто синусоидальной волны на музыку Бетховеном , Карлхайнц Штокхаузен , электроакустические группы Kymatik ( кто часто записывает в амбисонобъемный звук) и обертонное пение . Поражают полученные фотографии узоров стоячих волн. Книга Лаутервассера сосредоточена на создании подробных визуальных аналогов природных узоров, начиная от распределения пятен на леопарде и заканчивая геометрическими узорами, встречающимися на растениях и цветах, формами медуз и замысловатыми узорами на панцире черепахи.

Композитор Стюарт Митчелл и его отец Т.Дж. Митчелл утверждали, что резные фигурки Росслинской капеллы предположительно содержат отсылки к киматическим узорам. В 2005 году они создали работу под названием The Rosslyn Motet, реализованную в попытке сопоставить различные узоры Хладни с 13 геометрическими символами, вырезанными на гранях кубов, исходящих из 14 арок. [10]

Как и многие заявления в сообществе киматиков, гипотеза о том, что резьба представляет собой узоры Хладни, не подтверждается научными или историческими свидетельствами. Одна из проблем заключается в том, что многие резные фигурки «шкатулки» не являются оригинальными и были заменены в 19 веке после повреждения в результате эрозии.

Музыкальная группа The Glitch Mob использовала киматику для создания видеоклипа "Becoming Harmonious (ft. Metal Mother)". [11]

Под влиянием диаграмм Янтры и киматики художник и модельер Мандали Мендрилла создала скульптурное платье под названием «Камадхену (Платье Дерева Желаний III)», узор которого основан на диаграмме Янтры, изображающей богиню Камадхену .[12] [13]

Aphex Twin предлагает узнать больше о киматике в связи с «основной настройкой 440 Гц » в разговоре с производителем синтезаторов Тацуей Такахаши. [14]

С 2010 года арт-коллектив Analema Group создает совместные перформансы, в которых киматические узоры создаются публикой в ​​цифровом виде в реальном времени. [15]

В 2014 году музыкант Найджел Стэнфорд выпустил "Cymatics", инструментальное и музыкальное видео, призванное продемонстрировать визуальные аспекты киматики. [16]

Современный американский художник Джимми О'Нил создал свой собственный cymascope, который он использовал для создания различных произведений общественного искусства. Одна из таких картин - это вино 511,95 Гц, крупномасштабная фреска, основанная на узоре, созданном при проведении пальцем по краю почти пустого бокала. [17]

Влияния в инженерии [ править ]

Вдохновленный периодическими и симметричными узорами на границе раздела воздух-жидкость, созданными звуковой вибрацией, П. Чен и его коллеги разработали метод конструирования разнообразных структур из материалов микромасштабов с использованием шаблонов на жидкой основе. [18] Этот шаблон на жидкой основе может быть динамически реконфигурирован путем настройки частоты вибрации и ускорения.

См. Также [ править ]

  • Визуализация музыки
  • Визуальная музыка
  • Импульсная лампа

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Дженни, Ханс (июль 2001 г.). Киматика: исследование волновых явлений и вибрации (3-е изд.). Macromedia Press . ISBN 978-1-888138-07-8.
  2. ^ "Учебная исследовательская лаборатория: плита Хладни" . Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе . Проверено 3 сентября 2009 года .
  3. ^ a b Эрнст Флоренс Фридрих Хладни , Оксфордский словарь ученых, Oxford Univ. Press, 1999, с. 101 (ссылка на archive.org). По состоянию на 24 августа 2015 г.
  4. ↑ Дж. Маклафлин, « Хорошие вибрации » в журнале American Scientist , июль – август 1998 г.
  5. ^ «Звуковые волны могут ускорить заживление ран» . Популярная наука . 16 июля 2015 г.
  6. ^ Leung, KS; Ши, ВЧ; Cheung, WH; Цинь, L; Ng, WK; Tam, KF; Тан, Н. (2009). «Низкая высокочастотная вибрация ускоряет образование костной мозоли, минерализацию и заживление переломов у крыс» . J Orthop Res . 27 (4): 458–65. DOI : 10.1002 / jor.20753 . PMID 18924140 . S2CID 864785 .  
  7. ^ Профиль Дьёрдь Кепеша в MIT
  8. ^ "В свете звука исследование 1"
  9. ^ Lauterwasser, Александр (2006). Звуковые изображения воды. ISBN 1-888138-09-2 
  10. ↑ Уилсон, Крис (19 мая 2011 г.). « Код Росслина: отвечает ли шотландец да Винчи за мелодии Росслина? », Slate.com .
  11. ^ "The Glitch Mob" .
  12. ^ "Dizajnerica Mandali представила Загребу Чаробну хальджину: Jeste li i vi vezali svoju želju?" . 2016-06-29.
  13. ^ « „ Камадхену“(Дерево желаний платье III) - на звук в эфире и художественного вдохновения» . 2016-07-08.
  14. ^ "Aphex Twin говорит с бывшим инженером Korg Тацуей Такахаши" .
  15. ^ «АНАЛЕМА ГРУППА» . АНАЛЕМА ГРУППА . Проверено 3 мая 2018 .
  16. ^ https://en-us.sennheiser.com/shape-the-future-of-audio-bluestage-nigel-stanford
  17. ^ Купер, Макс. «Эволюция коллектива художников» . Смелая жизнь . Проверено 25 января 2020 года .
  18. ^ П. Чен, З. Луо, С. Гувен, С. Тасоглу, А. Венг, А. В. Ганесан, У. Демирчи, Advanced Materials 2014, 10.1002 / adma.201402079. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201402079/abstract

Внешние ссылки [ править ]