Завладяващо красиви мелодии не са първото нещо, което ни идва на ум, когато погледнем периодичната таблица на елементите. Но използвайки техника, наречена сонификация на данни, един дин наскоро завършил колеж младеж е превърнал видимата светлина, излъчвана от елементите, в звук, създавайки уникални, сложни звуци за всеки от тях. Сега изследователят съобщава за първата стъпка към интерактивна, музикална периодична таблица.
Уокър Смит (W. Walker Smith), единственият изследовател на проекта, се възползва от общите си увлечения по музика и химия и превръща естествените вибрации на молекулите в музикална композиция.
Изследователят ще представи резултатите си на пролетната среща на Американското химическо дружество (ACS), която се провежда виртуално и лично от 26 до 30 март. Смит ще представи "Звукът на молекулите" - шоу, което ще включва аудиоклипове на няколко от елементите, както и "композиции" на по-големи молекули.
"Видях визуални изображения на дискретните дължини на вълните на светлината, освобождавани от елементи, като скандий например", разказва Смит. "Те бяха великолепни и сложни и си помислих: "искам да ги превърна и в музика".
Елементите излъчват видима светлина, когато са заредени с енергия. Тази светлина е съставена от множество отделни дължини на вълните или определени цветове с нива на яркост, които са уникални за всеки елемент. Но на хартия колекциите от дължини на вълните за различните елементи е трудно да се разграничат визуално, особено за преходните метали, които могат да имат хиляди отделни цветове, обяснява Смит. Превръщането на светлината в звукови честоти може да бъде друг начин хората да откриват разликите между елементите.
Създаването на звуци за елементите от периодичната таблица обаче е правено и преди. Например други учени са приписали най-ярките дължини на вълните на отделни ноти, изсвирени от клавишите на традиционно пиано. Но този подход свежда богатото разнообразие от дължини на вълните, отделяни от някои елементи, само до няколко звука - обяснява Смит, който в момента е изследовател в Университета в Индиана.
За да запази възможно най-много от сложността и нюансите на спектрите на елементите, Смит се консултира с преподаватели от Университета на Индиана, включително с д-р Дейвид Клемър, професор в катедрата по химия, и д-р Чи Уан, професор в Музикалното училище "Джейкъбс". С тяхна помощ Смит изгражда компютърен код за аудио в реално време, който преобразува светлинните данни на всеки елемент в смеси от ноти. Дискретните дължини на цветните вълни се превръщат в отделни синусоидални вълни, чиято честота съответстваше на тази на светлината, а амплитудата им съответстваше на яркостта на светлината.
В началото на изследователския процес Клемър и Смит обсъждат приликите в моделите на светлинните и звуковите вибрации. Например в рамките на цветовете на видимата светлина виолетовият цвят има почти два пъти по-висока честота от червения, а в музиката едно удвояване на честотата съответства на октава. Следователно видимата светлина може да се разглежда като "октава от светлина". Но тази октава от светлина е с много по-висока честота от звуковия диапазон. Затова Смит намалява честотите на синусоидалните вълни приблизително с 10-12, като по този начин вписва аудиоизхода в диапазона, в който човешките уши са най-чувствителни към разликите във височината на звука.
Тъй като някои елементи имат стотици или хиляди честоти, кодът позволява тези ноти да се генерират в реално време, образувайки хармонии и ритмични модели, докато се смесват.
"Резултатът е, че по-простите елементи, като водорода и хелия, звучат смътно като музикални акорди, но останалите имат по-сложна колекция от звуци", отбелязва Смит.
Например калцият звучи като камбанен звън с ритъм, произтичащ от начина, по който честотите взаимодействат помежду си. Слушането на нотите на някои други елементи напомня на Смит за зловещ фонов шум, подобен на музиката, използвана в евтините филми на ужасите. Той е особено изненадан от елемента цинк, който въпреки че има голям брой цветове, звучи като "ангелски хор, който пее мажорен акорд с вибрато".
"Някои от нотите звучат не на място, но Смит е останал верен на този превод на елементите в музика", разказва Клемър.
Тези изключени от тоналността тонове - известни в музиката като микротонове - произлизат от честотите, които се намират между клавишите на традиционното пиано.
"Решенията за това какво е жизненоважно да се запази, когато се прави сонификация на данни, са едновременно предизвикателство и удовлетворение. И Смит свърши чудесна работа при вземането на такива решения от музикална гледна точка", добавя Уан.
Следващата стъпка е тази технология да се превърне в нов музикален инструмент с изложба в Музея на науката, здравето и технологиите WonderLab в Блумингтън, Индиана. "Искам да създам интерактивна, музикална периодична таблица в реално време, която да позволява на деца и възрастни да изберат елемент и да видят дисплей на видимия му светлинен спектър и да го чуят едновременно", разказва Смит. Той добавя, че този звуков подход има потенциална стойност като алтернативен метод на преподаване в часовете по химия, защото е приобщаващ за хора със зрителни увреждания и различни стилове на учене.
Справка: ACS Spring 2023: Designing an interactive musical periodic table: sonification of visible element emission spectra, www.acs.org/meetings/acs-meetings/spring-2023.html
Източник: What do the elements sound like?
American Chemical Society
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари