Laboratorijoje garsai tampa paslaptingi ir gražūs. Tai, kas išoriniame pasaulyje dažnai savaime suprantama, virsta garso bangomis ir dažniais, keičia mokslo idėjas.
Čia garsai keičia jų struktūrą, atskleidžia neįtikėtinas savybes ir yra randami netikėtose vietose. Garsas taip pat gali turėti nuostabų poveikį žmogaus smegenims. Šiandien papasakosime apie dešimt įdomių mokslinių atradimų, susijusių su garsu.
- „Salik.biz“
10. Garsai gali paaiškinti anestezijos procesą
Tradiciškai medicinoje manoma, kad nervų ląstelės „kalbasi“tarpusavyje naudodamos elektrinius impulsus. Tai yra signalo kanalai, per kuriuos komanda perduodama iš smegenų į ranką banguoti šepetėliu ar auginti katę. Tai neatrodo įtikinama fizikams. Termodinamikos dėsniai teigia, kad elektriniai impulsai turi generuoti šilumą, tačiau žmogaus kūne to nėra. Fizikai pasiūlė dar vieną hipotezę: nervai perduoda ne elektrą, o garso bangas. Ne visi mokslininkai sutinka, tačiau tai galėtų paaiškinti seniai paslėptą medicinos paslaptį.
Anestezijos vaistai buvo naudojami ilgą laiką, tačiau vis dar nėra tvirto įsitikinimo, kaip jie sugeba sumažinti kūno jautrumą. Nervų ląstelės turi membranas. Norėdami perduoti garso pranešimus, jų temperatūra turi atitikti normalią žmogaus kūno temperatūrą. Gali būti, kad anestezijos vaistai keičia tarpląstelinę temperatūrą, todėl membranos negali perduoti garso bangų, kuriose yra skausmo signalai.
Reklaminis vaizdo įrašas:
9. Vaizdinę sistemą galima susieti su klausa
Kitas eksperimentas su beždžionėmis privertė visus atverti burną. Beždžionės buvo mokomos liesti šviesos tašką kiekvieną kartą, kai tik jis pasirodė skydelyje. Kai dėmė buvo šviesi, beždžionės tai padarė lengvai, o kai dėmė buvo nuobodu, beždžionėms pradėjo kilti sunkumų. Tačiau kai silpną tašką pasirodydavo lydimas aštrių garsų, beždžionės jį palietė taip greitai, kad buvo tik vienas paaiškinimas - smegenys galėjo naudoti garsą, kad matytųsi geriau.
Tai prieštarauja tradicinėms mintims apie nervų sistemą. Anksčiau buvo manoma, kad klausos ir regos smegenų dalys nėra sujungtos viena su kita. Tačiau tikslingas 49 regos neuronų stebėjimas beždžionių smegenyse pasirodė priešingas. Esant garso signalui neryškioje vietoje, neuronai elgėsi taip, tarsi akys matytų ryškesnę šviesą, nei buvo iš tikrųjų. Reakcijos laikas buvo toks greitas, kad tai galėjo paaiškinti tik tiesioginis ryšys tarp klausos ir regos smegenų dalių.
Toks jutimo sistemų tarpusavio ryšys gali paaiškinti kurčiųjų regėjimo pagerėjimą ir aklųjų klausos dažnį. Smegenų sritis, kuri anksčiau buvo atsakinga už prarastą turtą, yra nukreipiama į kitą sritį.
8. Naujas kraujo analizės metodas
Kraujo tyrimai yra kertinis akmuo teisingai diagnozuoti, tačiau jie yra sunkūs. Įprasti kraujo tyrimo metodai gali užtrukti ilgai, mėginiai gali būti pažeisti ir yra infekcijos pavojus. Laboratorijas sunku transportuoti.
Neseniai atsirado naujas metodas, kuris visa tai panaikina. Kraujas dabar gali būti tiriamas garso bangomis ir gaunamas greitas ir tikslus rezultatas. Kai mokslininkai nori informacijos apie paciento būklę, jie medžioja egzosomas. Šie maži pasiuntiniai, kuriuos išskiria ląstelės, gali daug pasakyti apie kūno sveikatą ir jo sutrikimus.
Naujoji technika pagrįsta ląstelių, trombocitų ir egzosomų atskyrimu, naudojant garso virpesius skirtingais dažniais. Kraujas labai trumpą laiką yra veikiamas garsinių virpesių, o tai neleidžia pažeisti mėginio.
Garso naudojimas kraujo analizei suteikia puikias galimybes. Greita diagnozė, anksčiau sunkiai pasiekiamų organų tyrimai, daugeliu atvejų atsisakymas atlikti anksčiau reikalaujamą biopsiją - tai tik keli privalumai. Viena iš vertingiausių savybių yra ta, kad bandymai gali būti atliekami naudojant nešiojamąjį rinkinį, kuris gali būti naudojamas visose vietose, pradedant greitosios medicinos pagalbos automobiliais ir baigiant izoliuotais kaimais.
7. Atsakymas į levitaciją
Aeronautikos entuziastai mėgino visais įmanomais būdais įveikti gravitaciją, pradedant magnetais ir baigiant lazeriais. Pasirodo, atsakymas yra garso bangos. 2014 metais Škotijos universitetas atrado, kad jie greičiausiai galėjo būti naudojami daiktams kelti.
Garso bangos sukuria spaudimą aplinkai, mūsų atveju - orui. Šis slėgis gali būti naudojamas kuriant levitaciją. Tačiau mokslininkams nepavyko sukurti veikiančio prietaiso.
Problema pasirodė tradicinė. Norint įveikti sunkumą, bangos turi būti skleidžiamos tam tikra tvarka. Norėdami laikyti objektą horizontalioje nejudančioje padėtyje arba priversti jį judėti norima linkme, būtina, kad slėgis visuose taškuose būtų vienodas. Tam reikia ypač sudėtingų matematinių skaičiavimų.
Neseniai kita mokslininkų grupė panaudojo specialią programinę įrangą ir Škotijos tyrėjų duomenis, kad sukurtų magišką egzempliorių. Jie rado tris derinius ir net sėkmingai sukūrė trimatį garso lauką naudodami 64 mažyčius garsiakalbius.
Laukas, vadinamas „akustine holograma“, sėkmingai išlaiko ore polistireno rutulius. Naudodamiesi trimis skirtingais garso deriniais, tyrėjai sugebėjo priversti rutulius prilipti, stovėti vietoje ar likti garso virpesių narve.
6. Garsas gali užgesinti ugnį
Iš pradžių Virdžinijos Džordžo Masono universiteto dėstytojai atsisakė tikėti jųdviejų studentų sėkme. Du būsimi inžinieriai nusprendė užgesinti liepsną garso bangomis. Ankstesni tyrimai šia tema sukėlė susidomėjimą ir norą sugalvoti pirmąjį gesintuvą.
Kadangi jie buvo elektronikos inžinieriai ir programuotojai, o ne chemikai, iš pradžių jie dažniausiai sulaukė pajuokos, o ne palaikymo. Tačiau 23 metų Sethas Robertsonas ir 28 metų Viet Tranas vis tiek tęsė testus, vadovaujami vieno profesoriaus, o kartais ir savo lėšomis.
Jie greitai atsisakė muzikos, nes bangos buvo per daug chaotiškos gaisrui užgesinti. Pagrindinė šio metodo idėja yra blokuoti prieigą prie ugnies, kad ji būtų aprūpinta deguonimi. Tai buvo padaryta, kai gaisrą veikė žemo dažnio virpesiai nuo 30 iki 60 Hz.
Garso virpesiai sukuria retai užpildytą vietą, kurioje mažai deguonies. Dėl deguonies trūkumo liepsna užges. Norėdami sukurti nešiojamąjį gesintuvą, reikia įdėti daug darbo, turite išbandyti gesintuvą su įvairių rūšių degalais ir uždegimo formomis. Tačiau anga atveria duris geresnėms gesinimo priemonėms, kurios nepalieka toksinų kaip įprasti gesintuvai.
5. Garsas keičia skonį
Žemo dažnio garsai ne tik gesina gaisrus. Jie taip pat suteikia maistui kartaus skonio. Kitame skalės gale jų aukšto dažnio kolegos prideda šiek tiek saldumo.
To priežastis nėra visiškai aiški, tačiau daugybė eksperimentų laboratorijose ir restoranuose patvirtino, kad garsai daro įtaką skoniui. Tyrėjai tai pavadino „skonio moduliavimu“. Panašu, kad garsai suteikia kartumo ar saldumo beveik viskam - nuo torto iki kavos.
Šis neįprastas poveikis neturi įtakos skonio pumpurams. Panašu, kad garsai daro įtaką tam, kaip smegenys suvokia skonio informaciją. Aukštos ar žemos dažnio natos verčia jį labiau atkreipti dėmesį į saldų ar kartaus skonio maistą.
Triukšmas taip pat gali neigiamai paveikti apetitą. 2011 m. Tyrimas parodė, kad foninis triukšmas gali vaidinti didelę reikšmę. Jei tai per garsiai, žmonės jaučia mažiau druskos ir saldumo ir nesimėgauja savo maistu. Tai paaiškina, kodėl triukšminguose restoranuose gali būti blogas maistas ir kodėl oro linijos turi blogą reputaciją šioje srityje.
4. Duomenų simfonijos
Markas Ballora užaugo muzikalioje šeimoje. Vėliau, doktorantūros studijų metu, jis susidomėjo informacijos pavertimu muzika. Jis ėmėsi sonikacijos - sausų duomenų vertimo į garso bangas.
Per ateinančius du dešimtmečius „Ballora“sukūrė dainas, kuriose buvo kelių tyrimų duomenys, įskaitant neutroninės žvaigždės energiją, Arkties voverių kūno temperatūros ciklus, saulės radiaciją ir atogrąžų audras.
Kurdama kitą simfoniją, „Ballora“pirmiausia susipažįsta su informacija ir tyrimo objektu. Tada jis pasirenka garsus, kurie atitinka tyrimo skaičius ir pobūdį.
Svyruojantys garsai atitinka tropinę audrą. Saulės vėjas, nuskambėjęs muzikai, sukūrė „pokyčių ir mirgėjimo“melodiją. Nors tai nebuvo plačiai paplitusi mokslo pasaulyje, sonifikacija sulaukė tam tikro pripažinimo astronomijoje.
Pietų Afrikos astronomijos observatorijoje Keiptaune aklioji astrofizikė Wanda Merced klauso gautų duomenų. Ji atrado, kad žvaigždžių sprogimai sukelia elektromagnetines bangas, kai dėl to dalelės keičiasi energija. Jos regintys kolegos to praleido, nes jie žiūrėjo tik į grafikus.
3. Kokteilių vakarėlio efektas
Kai tyrėjai nusprendė ištirti reiškinį, vadinamą „kokteilių vakarėlio efektu“, jie kreipėsi į pacientus, sergančius epilepsija, nes jie jau turėjo reikiamus stebėjimo objektus - elektrodus aplink savo smegenis.
Elektrodai buvo skirti užregistruoti smegenų veiklą traukulių metu, tačiau septyni pacientai sutiko dalyvauti kokteilių vakarėlio tyrime. Tai slypi tame, kad labai triukšmingoje aplinkoje žmogus sugeba susikoncentruoti į griežtai apibrėžtą pokalbį. Mokslininkai norėjo suprasti, kaip smegenys veikia aktyvaus triukšmo trikdžių sąlygomis.
Kiekvienas subjektas klausėsi to paties įrašo, girdėdamas triukšmą, negalėdamas suprasti kalbėtojo kalbos. Tada jie klausėsi aiškios to paties sakinio versijos, po kurios sekė dar vienas triukšmingas įrašas. Neįtikėtinai šį kartą visi tiriamieji suprato kalbėtoją. Smegenų veikla parodė, kad jie to nepadarė.
Pirmojo tyrimo metu (su iškraipytu įrašu) smegenų sritys, atsakingos už klausą ir kalbą, liko neaktyvios. Bet per likusius klausymus jie dirbo. Kaip paaiškėjo, mūsų sugebėjimo sekti pokalbius triukšmingoje šventėje priežastis yra neįtikėtinas ir žaibiškas smegenų plastiškumas.
Kai tik smegenys atpažino žodžius, ji pradėjo skirtingai reaguoti į antrąjį iškraipytą sakinį. Jis patobulino klausos ir kalbos sistemas, kurios leido jam nustatyti kalbos šaltinį ir išfiltruoti triukšmą.
2. „Rožinis triukšmas“
Nemigos kamuojamų žmonių tarpe terminas „baltas triukšmas“kartais yra sinonimas ramiam nakties poilsiui. Smegenų gebėjimas nepaisyti nedidelių garsų, tokių kaip ventiliatoriaus triukšmas, padeda daugeliui užmigti. Tačiau keli nepriklausomi tyrimai parodė, kad ramiam miegui yra kažkas geriau - rausvas triukšmas. „Baltasis triukšmas“yra garsas, turintis vienodą galią visais dažniais, o „rausvas“- tai garsų mišinys, kurio signalo stiprumas yra atvirkščiai proporcingas jo dažniui. Šviesa, kurioje įvykdytos tos pačios sąlygos, atrodo rausva, būtent tai ir suteikė triukšmui panašų pavadinimą.
Malonūs vėjo garsai, rūkstantys lapai arba lietaus garsas, sklindantis ant stogo, gali sumažinti smegenų veiklą. Dėl to miegas tampa gilesnis ir ramesnis. Kinijos tyrėjai nustatė, kad „rožinis triukšmas“užliūliuoja 75% savanorių. Kai jie išbandė spenes, jie nustatė, kad tie, kurie miegojo iki rausvo triukšmo, atsigavo 45 procentais geriau nei kiti.
Senjorams tai gali būti gera žinia. Dėl senėjimo atsiranda fragmentiškas miegas, dėl kurio prarandama atmintis. Grupė iš Amerikos universiteto tikrino vyresnius nei 60 metų žmones, kai kuriuos iš jų miego metu veikė „rausvas triukšmas“. Ryte buvo atliktas atminties testas. Tie, kurie niekada nebuvo paveikti rožinio triukšmo, pasirodė tris kartus prasčiau.
1. Yra žmonių, kurie nekenčia garso
Tiems, kurie mėgsta rožinį triukšmą ar roko koncertus, gali atrodyti nerealu sutikti žmogų, kuris negali mėgautis saldžiais garsais. Tie, kurie prakaituoja ir kenčia nuo širdies plakimo, kai girdi tam tikrus triukšmus.
Nors kai kas gali manyti, kad šie žmonės apsimeta, JK mokslininkai nustatė, kad garso netoleravimas yra tikra medicininė diagnozė. Ši liga vadinama misofonija ir yra susijusi su smegenų anomalijomis. Žmonės, sergantys šia liga, turi mažesnes ir silpnesnes priekinės skilties dalis nei visi kiti.
Dvi žmonių grupės klausėsi garsų, o mokslininkai tyrė jų smegenų veiklą. Pirmoje grupėje buvo misofonija sergančių asmenų, antroje - ne. Nemalonūs garsai stimuliavo centrinę smegenų skiltį visiems tiriamiesiems, nepriklausomai nuo grupės. Ši smegenų sritis, be kita ko, yra atsakinga už emocijas ir atsaką į iššūkį kovoti.
Tačiau misofonijos smegenys reagavo intensyviau ir sukėlė fizinius streso simptomus, tokius kaip širdies plakimas ir prakaitavimas. Įdomu tai, kad centrinės skilties veikla tiesiogiai priklauso nuo priekinės skilties anomalijų.
Išvertė Dmitrijus Oskinas