Химические элементы преобразовали в звук

Прочитано: 228 раз(а)


В химии у нас есть He, Fe и Ca, но как насчет do, re и mi? Навязчиво красивые мелодии — это не первое, что приходит на ум при взгляде на периодическую таблицу химических элементов. Однако, используя метод, называемый звуковой обработкой данных, недавний выпускник колледжа преобразовал видимый свет, испускаемый элементами, в звук, создавая уникальные, сложные звуки для каждого из них. Сегодня исследователь сообщает о первом шаге к интерактивной музыкальной периодической таблице.

Исследователь представит свои результаты на весенней встрече Американского химического общества (ACS). ACS Spring 2023 — это гибридная встреча, которая проводится виртуально и лично с 26 по 30 марта.

Ранее У. Уокер Смит, единственный исследователь проекта, объединил свои увлечения музыкой и химией и преобразовал естественные колебания молекул в музыкальную композицию. «Затем я увидел визуальные представления дискретных длин волн света, испускаемого элементами, такими как скандий», — говорит Смит. «Они были великолепны и сложны, и я подумал: «Вау, я действительно хочу превратить их в музыку».

Элементы излучают видимый свет, когда они находятся под напряжением. Этот свет состоит из нескольких отдельных длин волн или определенных цветов с уровнями яркости, которые уникальны для каждого элемента. Но на бумаге наборы длин волн для различных элементов трудно различить визуально, особенно для переходных металлов , которые могут иметь тысячи отдельных цветов, говорит Смит. Преобразование света в звуковые частоты может быть еще одним способом обнаружения различий между элементами.

Однако создание звуков для элементов периодической таблицы уже было сделано. Например, другие ученые приписали самые яркие длины волн отдельным нотам, воспроизводимым клавишами традиционного фортепиано. Но этот подход сократил богатое разнообразие длин волн, испускаемых некоторыми элементами, до нескольких звуков, объясняет Смит, который в настоящее время работает исследователем в Университете Индианы.

Чтобы сохранить как можно больше сложности и нюансов спектров элементов, Смит консультировался с наставниками факультета Университета Индианы, в том числе с Дэвидом Клеммером, доктором философии, профессором химического факультета, и Чи Ваном, доктором медицинских наук, профессором кафедры химии. Музыкальная школа Джейкобса. С их помощью Смит создал компьютерный код для звука в реальном времени, который преобразовывал световые данные каждого элемента в смеси нот. Дискретные цветовые длины волн стали отдельными синусоидальными волнами, частота которых соответствовала частоте света, а их амплитуда соответствовала яркости света.

В начале исследовательского процесса Клеммер и Смит обсудили сходство закономерностей между световыми и звуковыми вибрациями. Например, в цветах видимого света фиолетовый имеет почти вдвое большую частоту, чем красный, а в музыке одно удвоение частоты соответствует октаве. Следовательно, видимый свет можно рассматривать как «октаву света». Но эта октава света находится на гораздо более высокой частоте , чем слышимый диапазон. Итак, Смит уменьшил частоты синусоидальных волн примерно на 10 -12 , подгоняя выходной аудиосигнал к диапазону, в котором человеческий слух наиболее чувствителен к различиям в высоте тона.

Поскольку у некоторых элементов были сотни или тысячи частот, код позволял генерировать эти ноты в реальном времени, формируя гармонии и ритмы по мере их смешивания. «В результате более простые элементы, такие как водород и гелий, отдаленно звучат как музыкальные аккорды, но остальные имеют более сложный набор звуков», — говорит Смит. Например, кальций звучит как колокольный звон в ритме, возникающем из-за того, как частоты взаимодействуют друг с другом. Прослушивание нот некоторых других элементов напомнило Смиту жуткий фоновый шум, похожий на музыку, используемую в дрянных фильмах ужасов. Особенно его удивил элемент цинк, который, несмотря на большое количество цветов, звучал как «ангельский хор, поющий мажорный аккорд с вибрато».

«Некоторые ноты звучат фальшиво, но Смит сохранил верность этому в этом переводе элементов в музыку», — говорит Клеммер. Эти фальшивые тона, известные в музыкальном плане как микротоны, происходят от частот, которые находятся между клавишами традиционного фортепиано. Соглашаясь, Ван говорит: «Решения о том, что жизненно важно сохранить при озвучивании данных, являются одновременно сложными и полезными. И Смит проделал большую работу, принимая такие решения с музыкальной точки зрения».

Следующий шаг — превратить эту технологию в новый музыкальный инструмент с выставкой в ​​Музее науки, здоровья и технологий WonderLab в Блумингтоне, штат Индиана. «Я хочу создать интерактивную музыкальную периодическую таблицу в реальном времени, которая позволит и детям, и взрослым выбирать элемент, видеть его спектр видимого света и одновременно слышать его», — говорит Смит. Он добавляет, что этот звуковой подход имеет потенциальную ценность в качестве альтернативного метода обучения на уроках химии, поскольку он подходит для людей с нарушениями зрения и разными стилями обучения.

Во вторник, 28 марта, в 15:00, во время встречи ACS Spring 2023, Смит также представит «Звук молекул», шоу, в котором будут представлены аудиоклипы некоторых элементов, а также «композиции» более крупных молекул.

Химические элементы преобразовали в звук



Новости партнеров