Дыбыс туралы 24 қызықты мәліметтер

Бізді қоршаған әлем үздіксіз түрлі табиғаттағы сигналдарды жібереді — жарық, жылу, химиялық әсерлер. Осы сан алуан құбылыстардың ішінде адам есту мүшелері арқылы қабылдайтын тербелістер ерекше орын алады. Дыбыс адам өмірінің алғашқы секундтарынан бастап бірге жүреді және тіршіліктің көптеген салаларын қамтиды — қарапайым әңгімеден бастап алып ғарыштық процестерге дейін, медицинадан әскери технологияларға дейін. Бұл құбылыстың физикасы негізгі қағидаларында қарапайым болғанымен, егжей-тегжейінде өте терең. Ал дыбыстың практикалық қолданылуы әлдеқашан қарапайым қарым-қатынастың шегінен асып кеткен. Төменде тірі табиғатты да, адамзат өркениетін де дыбыссыз елестету мүмкін еместігін көрсететін қызықты әрі танымдық деректер ұсынылады.

1. Дыбыстың табиғаты. Дыбыс — серпімді орта бөлшектерінің механикалық тербелістері, олар сығылу мен сиреу толқындары түрінде таралады. Оның пайда болуы үшін тербеліс көзі және оны жеткізетін орта — газ, сұйықтық немесе қатты дене қажет. Материалдық орта болмаса, тербелістердің берілуі мүмкін емес, сондықтан абсолюттік вакуум толық «үнсіз» кеңістік болып саналады.
2. Ауадағы жылдамдығы. Цельсий бойынша шамамен жиырма градус температурада ауадағы дыбыс толқыны секундына шамамен 343 метр жылдамдықпен таралады. Сондықтан найзағай кезінде жарқыл бірден көрінеді, ал күннің күркірі бақылаушыға біраз кешігіп жетеді. Балалық шақтан белгілі қарапайым есеп бар: үш секундтық кідіріс шамамен найзағай түскен жерге дейінгі бір километр қашықтықты білдіреді.
3. Суда және металда таралуы. Суда дыбыс ауаға қарағанда әлдеқайда жылдам таралады — секундына шамамен 1500 метр. Болат сияқты металдарда бұл жылдамдық одан да жоғары — секундына шамамен бес мың метрге дейін жетеді. Осы заңдылық гидроакустика мен суасты нысандарын анықтау жүйелерінің негізінде жатыр.
4. Вакуумдағы толық тыныштық. Ашық ғарыш кеңістігінде дыбыс мүлде таралмайды, өйткені тербелісті бір бөлшектен екіншісіне жеткізетін орта жоқ. Супернова жарылыстары, галактикалардың соқтығысуы немесе жұлдыздық заттардың атқылауы толық акустикалық тыныштықта өтеді. Ғарыштағы шайқастарды қозғалтқыштардың гүрілімен бейнелейтін көптеген кинофильмдер физика заңдарына сәйкес келмейді.
5. Инфрадыбыс ерекшеліктері. Жиілігі жиырма герцтен төмен тербелістер инфрадыбыс деп аталады және адамның есту шегінен төмен орналасқан. Пілдер, киттер және кейбір басқа жануарлар инфрадыбысты жүздеген километр қашықтықта байланысу үшін пайдаланады. Кейбір инфрадыбыс жиіліктері адамдарда түсініксіз мазасыздық, қорқыныш немесе біртүрлі қатысу сезімін тудыруы мүмкін.
6. Табиғат пен техникадағы ультрадыбыс. Спектрдің екінші шетінде жиілігі жиырма килогерцтен жоғары ультрадыбыс орналасқан. Жарқанаттар оны эхолокация үшін пайдаланып, қоршаған ортаны өте дәл анықтай алады. Медицинада ультрадыбыстық диагностика ішкі ағзаларды зерттеудің қауіпсіз әрі кең таралған әдісіне айналды.
7. Доплер эффектісі. Егер дыбыс көзі бақылаушыға қатысты қозғалып тұрса, қабылданатын жиілік өзгереді. Жақындап келе жатқан автомобильдің дыбысы жоғарырақ естіледі, ал алыстап бара жатқанда төмендейді, бірақ қозғалтқыштың нақты жиілігі өзгермейді. Бұл құбылысты 1842 жылы австриялық физик Кристиан Доплер ашқан және ол радарларда, астрономияда және медициналық диагностикада қолданылады.
8. Дыбыстық бөгет. Авиацияда дыбыс жылдамдығы Мах саны арқылы белгіленеді — ол австриялық ғалым Эрнст Махтың құрметіне аталған. Ұшақ шамамен секундына 340 метр жылдамдыққа жеткенде соққы толқыны пайда болып, жер бетінде қатты жарылыс сияқты дыбыс естіледі. Бұл шекті алғаш рет 1947 жылғы 14 қазанда Чак Йегер Bell X-1 эксперименттік ұшағында басқарылатын ұшуда еңсерді.
9. Резонанс құбылысы. Резонанс сыртқы тербеліс жиілігі дененің немесе құрылымның меншікті тербеліс жиілігімен сәйкес келгенде пайда болады. Белгілі мысалдардың бірі — 1940 жылы АҚШ-тағы Такома аспалы көпірінің жел әсерінен резонансқа түсіп қирауы. Қазіргі инженерлер көпірлерді, ғимараттарды және ұшақтарды жобалағанда бұл құбылысты міндетті түрде ескереді.
10. Концерт залдарының акустикасы. Ғимараттың пішіні, әрлеу материалдары және төбенің геометриясы дыбыстың зал ішінде қалай таралатынына тікелей әсер етеді. Венадағы әйгілі «Алтын зал» ерекше көлемі мен беттердің орналасуы арқасында акустиканың эталоны саналады. Қазіргі концерт залдарының жобалаушылары осындай нәтижеге жету үшін күрделі компьютерлік модельдерді пайдаланады.
11. Су астындағы дыбыс және киттердің әні. Көк киттер Жердегі ең күшті биологиялық дыбыстардың бірін шығарады — олардың төмен жиілікті сигналдары 188 децибелге дейін жетеді және мұхитта мыңдаған километрге тарала алады. Ғалымдардың пікірінше, қазіргі теңіз тасымалы пайда болмай тұрған кезде киттер тұтас мұхит бассейндері арқылы «сөйлесе» алған. Бүгінде теңіздегі шу бұл табиғи байланыс жүйесіне айтарлықтай кедергі келтіреді.
12. Тарихтағы ең қатты табиғи дыбыс. 1883 жылы Кракатау жанартауы атқылағанда пайда болған дыбыс толқыны бүкіл әлем бойынша барографтарда тіркеліп, Жер шарын бірнеше рет айналып шыққан. Жарылыстың гүрілі бес мың километрден астам қашықтықта естілген — Үнді мұхитындағы Родригес аралында оны зеңбірек атылғандай қабылдаған. Бұл оқиға бақылау тарихындағы ең қатты тіркелген дыбыс болып саналады.
13. Децибел және дыбыс қаттылығы. Дыбыс деңгейі децибелмен өлшенеді — бұл логарифмдік шкала, онда әр он бірлік дыбыс қарқындылығының он есе артуын білдіреді. Ақырын сыбыр шамамен отыз децибел, қалыпты әңгіме алпыс децибел, ал рок-концерт жүз он децибелден асып кетуі мүмкін. Сексен бес децибелден жоғары шу ұзақ уақыт әсер етсе, есту қабілетіне қайтымсыз зиян келтіруі мүмкін.
14. Абсолюттік тыныштық. Тыныштық тек шудың болмауы емес, физикалық тұрғыдан өлшенетін нақты күй. Адам жасаған ең тыныш орын — АҚШ-тағы Microsoft компаниясының Редмонд қаласындағы арнайы дыбыссыз камерасы, онда шу деңгейі шамамен минус жиырма децибелге тең. Мұндай бөлмеде бірнеше минут отырған адамдар көбіне өз жүрек соғысын және қанның тамырлар арқылы қозғалуын ести бастайды.
15. Музыканың өсімдіктерге әсері. Кейбір тәжірибелер өсімдіктер белгілі бір жиіліктегі дыбыс тербелістеріне жауап беретінін көрсетеді — олар тезірек өсіп, қоректік заттарды белсендірек сіңіреді. Оңтүстік Корея зерттеушілері шамамен жүз герц жиіліктегі дыбыстар жасуша дамуына жауап беретін гендердің белсенділігін арттыратынын анықтаған. Бұл құбылыстың нақты механизмі толық түсіндірілмеген.
16. Акустикалық левитация. Қуатты ультрадыбыстық толқындар акустикалық өрістің қысымы арқылы шағын заттарды ауада ұстап тұра алады. Ғалымдар су тамшыларын, кристалдарды және тіпті тірі құмырсқаларды да арнайы құрылғылар көмегімен ауада қалқып тұрған күйде көрсете алған. Бұл технология химия мен фармацевтикада заттарды жанаспай басқару әдісі ретінде зерттеліп жатыр.
17. Дыбыстық қару. Әртүрлі елдердің әскери және құқық қорғау құрылымдары бағытталған акустикалық құрылғыларды әзірлеп, қолданған. Мысалы, американдық LRAD жүйесі белгілі бір бағытқа бағытталған күшті дыбыс ағынын шығарып, алыстан ауырсыну мен уақытша бағдарсыздық туғыза алады. Мұндай технологиялар өлімге әкелмейтін қаруды қолдану шекарасы туралы күрделі этикалық сұрақтар туғызады.
18. Емдік ультрадыбыс. Медицинада жоғары жиілікті тербелістер тек диагностикада ғана емес, емдеуде де қолданылады — мысалы, бүйрек тастарын ұсақтау, ісік тіндерін жою немесе жараның жазылуын жеделдету үшін. Соққы толқыны арқылы литотрипсия әдісі операция жасамай-ақ бүйрек тастарынан құтылуға мүмкіндік береді. Осы технологияның арқасында жыл сайын миллиондаған адам хирургиялық араласудан құтылады.
19. Жаңа туған сәбилердің естуі. Адамның есту қабілеті туғанға дейін қалыптаса бастайды — шамамен жүктіліктің жиырмасыншы аптасында ұрық сыртқы дыбыстарды қабылдай алады. Амниотикалық сұйықтық арқылы бәсең естілетін ананың дауысы болашақ баланың алғашқы акустикалық тәжірибесіне айналады. Зерттеулер жаңа туған нәрестелер ана құрсағында естіген әуендерді танып, оларға тынышталып жауап беретінін көрсетеді.
20. Психоакустика. Адам миы дыбысты қарапайым микрофон сияқты қабылдамайды — ол жетіспейтін жиіліктерді толықтырып, фондық шуды сүзгіден өткізіп, сигналдардың мағынасын түсіндіреді. Сондықтан біз шулы мейрамханада да сөйлескен адамның сөзін түсіне аламыз. Мак-Гурк эффектісі сияқты есту иллюзиялары мидың қабылданатын шындықты белсенді түрде қалыптастыратынын дәлелдейді.
21. Ежелгі құрылыстардың акустикасы. Кейбір зерттеулер Стоунхендж немесе Ньюгрейндж сияқты ежелгі мегалиттік кешендерді салған адамдар арнайы акустикалық әсерлер жасағанын көрсетеді. Кейбір бөлмелердің резонанстық жиіліктері барабан дыбысына немесе адамның дауысына сәйкес келеді. Ғалымдар бұл қасиеттер ежелгі рәсімдерде маңызды рөл атқарған болуы мүмкін деп есептейді.
22. Шу және адам денсаулығы. Қалалық шу — көлік, құрылыс және өндіріс дыбыстары — Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы бойынша маңызды қауіп факторларының бірі болып саналады. Ұзақ уақыт бойы шу әсер етуі кортизол деңгейін арттырып, ұйқыны бұзып, жүрек-қан тамырлары ауруларының қаупін көбейтеді. Еуропалық зерттеулер бойынша көлік шуынан жыл сайын ондаған мың адам мезгілінен бұрын қайтыс болады.
23. Ғылымдағы соникация. Зертханаларда ультрадыбыс жасуша мембраналарын бұзу, суспензияларды араластыру және нәзік беттерді тазарту үшін кең қолданылады. Бұл процесс соникация деп аталады және жасушалардың құрамын агрессивті химиялық заттарсыз алуға мүмкіндік береді. Зергерлер мен сағат шеберлері ультрадыбыстық ванналарды көптеген жылдар бойы ұсақ бөлшектерді мұқият тазарту үшін пайдаланып келеді.
24. Дыбысты жазу және қайта шығару. Дыбысты техникалық тіркеу тарихы бір жарым ғасырдан сәл ғана асады — 1877 жылы Томас Эдисон алғашқы фонографты жасады. Осы қысқа уақыт ішінде адамзат балауыз цилиндрлерден интернет арқылы жүздеген миллион әндерді таратуға дейінгі жолдан өтті. Әр жаңа жазу форматы — винил пластинкасынан бастап цифрлық файлдарға дейін — тек технологияны ғана емес, музыка тыңдау мәдениетін де өзгертті.

Дыбыс — алғашында қарапайым әрі үйреншікті болып көрінетін құбылыс. Бірақ оның табиғатын тереңірек зерттей бастағанда, бұл құбылыстың қаншалықты күрделі екені байқалады. Ғылым дамыған сайын акустика көптеген салаларды қамтитыны анықталып келеді — кванттық физикадан нейробиологияға дейін, экологиядан урбанистикаға дейін. Дыбыстық ортаны басқару бүгінгі қоғам үшін маңызды міндеттердің біріне айналып отыр, өйткені ол миллиардтаған адамның өмір сапасына тікелей әсер етеді. Сондықтан тыңдай білу қабілеті — сөздің барлық мағынасында — барған сайын күрделене түскен әлемдегі ең маңызды дағдылардың бірі болып қала береді.