Laboratorijā skaņas kļūst noslēpumainas un skaistas. Tas, kas ārējā pasaulē tiek uzskatīts par pašsaprotamu, pārveidojot skaņas viļņos un frekvencēs, maina zinātniskās idejas.
Šeit skaņas maina to struktūru, atklāj neticamas īpašības un ir atrodamas neparedzētās vietās. Skaņai var būt arī pārsteidzoša ietekme uz cilvēka smadzenēm. Šodien mēs jums pastāstīsim par desmit interesantiem zinātniskiem atklājumiem, kas saistīti ar skaņu.
10. Skaņas var izskaidrot anestēzijas procesu
Tradicionāli medicīnā tiek uzskatīts, ka nervu šūnas "sarunājas" savā starpā, izmantojot elektriskos impulsus. Tie ir signāla kanāli, caur kuriem komanda tiek pārraidīta no smadzenēm uz roku, lai viļņotu suku vai mīlētu kaķi. Tas fiziķiem neizklausās pārliecinoši. Termodinamikas likumi nosaka, ka elektriskiem impulsiem jārada siltums, bet tas netiek novērots cilvēka ķermenī. Fiziķi ir ierosinājuši citu hipotēzi: nervi nepārraida elektrību, bet skaņas viļņus. Ne visi zinātnieki tam piekrīt, bet tas varētu izskaidrot ilgstošu medicīnisko noslēpumu.
Anestēzijas zāles pastāv jau ilgu laiku, taču joprojām nav stingras pārliecības par to, kā tām izdodas samazināt ķermeņa jutīgumu. Nervu šūnām ir membrānas. Lai pārsūtītu audio ziņojumus, tiem jābūt temperatūrā, kas atbilst normālai cilvēka ķermeņa temperatūrai. Iespējams, ka anestēzijas zāles maina intracelulāro temperatūru, padarot membrānas nespējīgas pārraidīt skaņas viļņus, kas satur sāpju signālus.
Reklāmas video:
9. Vizuālo sistēmu var saistīt ar dzirdi
Vēl viens eksperiments ar pērtiķiem lika visiem atvērt muti. Pērtiķi tika apmācīti pieskarties gaismas vietai katru reizi, kad tā parādījās uz paneļa. Kad plankums bija gaišs, pērtiķi to izdarīja viegli, un, kad plankums bija blāvs, pērtiķiem bija grūti. Tomēr, kad vājās vietas parādīšanos pavadīja asa skaņa, pērtiķi to pieskārās tik ātri, ka bija tikai viens izskaidrojums - smadzenes varēja izmantot skaņu, lai redzētu labāk.
Tas ir pretrunā ar tradicionālajām idejām par nervu sistēmu. Bija domājams, ka smadzeņu dzirdes un redzes daļas nav savienotas viena ar otru. Tomēr mērķtiecīga 49 redzes neironu novērošana pērtiķu smadzenēs pierādīja pretējo. Skaņas signāla klātbūtnē blāvajā vietā neironi izturējās tā, it kā acis redzētu spožāku gaismu, nekā patiesībā bija. Reakcijas laiks bija tik ātrs, ka to varēja izskaidrot tikai tieša savienojuma klātbūtne starp smadzeņu dzirdes un redzes daļām.
Šī maņu sistēmu savstarpēja saistība var izskaidrot redzes uzlabošanos nedzirdīgajiem un biežu akūtas dzirdes klātbūtni neredzīgajos. Smadzeņu zona, kas iepriekš bija atbildīga par pazaudēto mantu, tiek atkārtoti novirzīta uz citu zonu.
8. Jauna asins analīzes metode
Asins analīzes ir pareizas diagnozes noteikšanas stūrakmens, taču tās ir sarežģītas. Izplatītas asins analīzes metodes var aizņemt ilgu laiku, paraugi var tikt bojāti un pastāv inficēšanās risks. Laboratorijas ir grūti transportēt.
Nesen ir parādījusies jauna metode, kas to visu apvērš. Tagad asinis var pārbaudīt ar skaņas viļņiem un tiek iegūts ātrs un precīzs rezultāts. Kad zinātnieki vēlas iegūt informāciju par pacienta stāvokli, viņi medī eksosomas. Šie sīkie kurjeri, kurus izdala šūnas, var daudz pastāstīt par ķermeņa veselību un tā traucējumiem.
Jaunās tehnikas pamatā ir šūnu, trombocītu un eksosomu atdalīšana, izmantojot skaņas vibrācijas dažādās frekvencēs. Asinis ļoti īsu laiku pakļauj akustiskām vibrācijām, kas novērš parauga sabojāšanu.
Skaņas izmantošana asins analīzei piedāvā lieliskas iespējas. Ātra diagnostika, iepriekš grūti sasniedzamu orgānu pārbaude, daudzos gadījumos atteikšanās no iepriekš nepieciešamās biopsijas ir tikai dažas no priekšrocībām. Viena no vērtīgākajām īpašībām ir tā, ka testēšanu var veikt, izmantojot pārnēsājamu komplektu, ko var izmantot visā, sākot no ātrās palīdzības mašīnām līdz izolētiem ciematiem.
7. Reakcija uz levitāciju
Aeronautikas entuziasti ir mēģinājuši pārvarēt smagumu visos iespējamos veidos, sākot ar magnētiem un beidzot ar lāzeriem. Izrādās, ka atbilde ir skaņas viļņi. Skotijas universitāte 2014. gadā atklāja, ka tos, iespējams, varētu izmantot priekšmetu pacelšanai.
Skaņas viļņi rada spiedienu uz vidi, mūsu gadījumā - uz gaisu. Šo spiedienu var izmantot, lai izveidotu levitāciju. Tomēr zinātniekiem neizdevās izveidot darba ierīci.
Problēma izrādījās tradicionāla. Lai pārvarētu smagumu, viļņi ir jāizstaro noteiktā secībā. Lai saglabātu objektu horizontālā nekustīgā stāvoklī vai liktu tam virzīties vēlamajā virzienā, ir nepieciešams, lai spiediens uz visiem punktiem būtu vienāds. Tam nepieciešami ārkārtīgi sarežģīti matemātiski aprēķini.
Nesen cita zinātnieku grupa izmantoja īpašu programmatūru un Skotijas pētnieku datus, lai izveidotu maģisku paraugu. Viņi atrada trīs kombinācijas un pat veiksmīgi izveidoja trīsdimensiju skaņas lauku, izmantojot 64 sīkus skaļruņus.
Lauks, ko sauc par "akustisko hologrammu", veiksmīgi notur polistirola bumbiņas gaisā. Izmantojot trīs dažādas skaņas kombinācijas, pētnieki spēja panākt, lai bumbiņas saliptu kopā, nekustētos vai paliktu skaņas vibrāciju sprostā.
6. Skaņa var nodzēst uguni
Sākumā Virdžīnijas Džordža Masona universitātes pasniedzēji atteicās ticēt viņu abu studentu panākumiem. Divi nākamie inženieri nolēma liesmu nodzēst ar skaņas viļņiem. Iepriekšējie pētījumi par šo jautājumu izraisīja viņu interesi un vēlmi nākt klajā ar pirmo skaņas ugunsdzēšamo aparātu.
Tā kā viņi bija elektronikas inženieri un programmētāji, nevis ķīmiķi, sākumā viņi galvenokārt saņēma izsmieklu, nevis atbalstu. Bet 23 gadus vecais Sets Robertsons un 28 gadus vecais Vāts Transs joprojām turpināja pārbaudes viena profesora vadībā un dažreiz arī par savu naudu.
Viņi ātri atteicās no mūzikas, jo viļņi bija pārāk haotiski, lai dzēstu uguni. Šīs metodes galvenā ideja ir bloķēt piekļuvi ugunij, lai to barotu ar skābekli. Tas tika izdarīts, kad ugunij tika pakļautas zemas frekvences vibrācijas diapazonā no 30 līdz 60 Hz.
Skaņas vibrācijas rada retu vietu, kurā ir maz skābekļa. Skābekļa trūkums liek liesmai izdzist. Lai izveidotu pārnēsājamu ugunsdzēšamo aparātu, ir nepieciešams daudz darba, jums jāpārbauda ugunsdzēšamais aparāts ar dažādu veidu degvielu un aizdegšanās veidiem. Bet atvere paver durvis labākiem ugunsdzēsības līdzekļiem, kas neatstāj aiz toksīniem, piemēram, parastos ugunsdzēšamos aparātus.
5. Skaņa maina garšu
Zemas frekvences skaņas ne tikai dzēš ugunsgrēkus. Viņi arī ēdienam piešķir rūgtu garšu. Skalas otrajā galā to augstfrekvences kolēģi piešķir mazliet salduma.
Iemesls tam nav pilnīgi skaidrs, taču neskaitāmi eksperimenti laboratorijās un restorānos ir apstiprinājuši, ka skaņas ietekmē garšu. Pētnieki to sauca par "garšas modulāciju". Šķiet, ka skaņas pievieno rūgtumu vai saldumu gandrīz visam, sākot no kūkas līdz kafijai.
Šis neparastais efekts neietekmē garšas kārpiņas kā tādas. Šķiet, ka skaņas ietekmē to, kā smadzenes uztver informāciju par garšu. Augstās vai zemās frekvences notis liek viņam pievērst lielāku uzmanību ēdiena saldajam vai rūgtajam aromātam.
Troksnis var negatīvi ietekmēt arī apetīti. 2011. gada pētījums parādīja, ka fona troksnim var būt liela loma. Ja tas ir pārāk skaļš, cilvēki sajūt mazāk sāls un salduma un nebauda savu ēdienu. Tas izskaidro, kāpēc trokšņainos restorānos var būt slikta pārtika un kāpēc aviosabiedrībām ir slikta reputācija šajā jomā.
4. Datu simfonijas
Marks Ballora uzauga muzikālā ģimenē. Vēlāk, doktorantūras laikā, viņš sāka interesēties par informācijas pārvēršanu mūzikā. Viņš sāka sonifikāciju - sauso datu tulkošanu skaņas viļņos.
Nākamo divu desmitgažu laikā Ballora izveidoja dziesmas, kas saturēja vairāku pētījumu datus, ieskaitot neitronu zvaigznes enerģiju, Arktikas vāveru ķermeņa temperatūras ciklus, saules starojumu un tropiskās vētras.
Veidojot citu simfoniju, Ballora vispirms iepazīstas ar informāciju un izpētes priekšmetu. Tad viņš izvēlas skaņas, kas atbilst pētījuma skaitļiem un veidam.
Virpuļojošās skaņas atbilst tropiskajai vētrai. Saules vējš, kas pieskaņots mūzikai, radīja "pārmaiņu un mirgošanas" melodiju. Lai gan zinātniskajā pasaulē tas nav kļuvis plaši izplatīts, sonifikācija ir guvusi zināmu atzinību astronomijā.
Dienvidāfrikas astronomiskajā observatorijā Keiptaunā neredzīgais astrofiziķis Wanda Merced klausās saņemtos datus. Viņa atklāja, ka zvaigžņu sprādzieni rada elektromagnētiskos viļņus, kad daļiņas apmainās ar to. Viņas ieraudzītie kolēģi to nokavēja, jo viņi skatījās tikai uz grafikiem.
3. Kokteiļu ballītes efekts
Kad pētnieki nolēma izpētīt parādību, ko sauc par “kokteiļu ballītes efektu”, viņi vērsās pie pacientiem ar epilepsiju, jo viņiem jau bija novērošanai nepieciešamie objekti - elektrodi ap smadzenēm.
Elektrodi tika izstrādāti, lai reģistrētu smadzeņu darbību krampju laikā, bet septiņi pacienti piekrita piedalīties kokteiļu ballītes pētījumā. Tas slēpjas faktā, ka ļoti trokšņainā vidē cilvēks spēj koncentrēties uz stingri noteiktu sarunu. Zinātnieki vēlējās saprast, kā smadzenes darbojas aktīva trokšņa traucējumu apstākļos.
Katrs subjekts trokšņa laikā klausījās vienu un to pašu ierakstu, nespējot saprast runātāja runu. Pēc tam viņi noklausījās skaidru tā paša teikuma versiju, kam sekoja vēl viens skaļš ieraksts. Neticami, ka šoreiz runātāju saprata visi subjekti. Smadzeņu aktivitāte parādīja, ka viņi to neveic.
Pirmā testa laikā (ar izkropļotu ierakstu) smadzeņu zonas, kas atbildīgas par dzirdi un runu, palika neaktīvas. Bet pārējā klausīšanās laikā viņi strādāja. Kā izrādās, iemesls mūsu spējai sekot sarunām trokšņainā ballītē slēpjas smadzeņu neticamā un zibspuldzes plastikā.
Tiklīdz smadzenes atpazina vārdus, tās sāka atšķirīgi reaģēt uz otro izkropļoto teikumu. Viņš precīzi noregulēja dzirdes un runas sistēmas, kas ļāva viņam noteikt runas avotu un izfiltrēt troksni.
2. "Rozā troksnis"
Starp bezmiega cilvēkiem termins "baltais troksnis" dažreiz ir sinonīms mierīgai nakts atpūtai. Smadzeņu spēja ignorēt nelielas skaņas - piemēram, ventilatora troksni - palīdz daudziem aizmigt. Bet vairāki neatkarīgi pētījumi ir parādījuši, ka mierīgam miegam ir kaut kas labāks - rožains troksnis. “Baltais troksnis” ir skaņa ar vienmērīgu jaudu visās frekvencēs, savukārt “rozā” ir skaņu sajaukums, kurā signāla stiprums ir apgriezti proporcionāls tā frekvencei. Gaisma, kurā tiek izpildīti vieni un tie paši apstākļi, šķiet rozā, tieši tāpēc troksnim tika dots līdzīgs nosaukums.
Patīkamas vēja skaņas, kūstošas lapas vai lietus skaņas, kas klīst uz jumta, var samazināt smadzeņu darbību. Tā rezultātā miegs kļūst dziļāks un mierīgāks. Ķīniešu pētnieki atklāja, ka "rozā troksnis" iemidzina 75% brīvprātīgo. Pārbaudot autiņu, viņi atklāja, ka tie, kas gulēja līdz sārtam troksnim, atguvās par 45 procentiem labāk nekā citi.
Senioriem tā var būt laba ziņa. Novecošanās noved pie fragmentāra miega, kas ir atbildīgs par atmiņas zudumu. Grupa no Amerikas universitātes pārbaudīja cilvēkus, kas vecāki par 60 gadiem, dažus no viņiem miega laikā pakļaujot "rozā troksnim". No rīta tika veikts atmiņas tests. Tiem, kas nekad nav bijuši pakļauti rozā troksnim, veicās trīs reizes sliktāk.
1. Ir cilvēki, kuri ienīst skaņu
Tiem, kam patīk rozā troksnis vai rokkoncerti, var šķist nereāli satikt kādu, kurš nespēj izbaudīt saldas skaņas. Tie, kas svīst un cieš no sirdsklauves, dzirdot noteiktus trokšņus.
Lai gan daži varētu domāt, ka šie cilvēki izliekas, zinātnieki Lielbritānijā ir secinājuši, ka skaņas nepanesamība ir īsta medicīniska diagnoze. Šo slimību sauc par misofoniju, un tā ir saistīta ar smadzeņu patoloģiju. Cilvēkiem ar šo stāvokli ir mazākas un vājākas priekšējās daivas nekā visiem citiem.
Divas cilvēku grupas klausījās skaņas, kamēr zinātnieki pētīja viņu smadzeņu darbību. Pirmajā grupā bija misofonijas slimnieki, otrajā - nē. Nepatīkamas skaņas stimulēja smadzeņu centrālo daivu visiem subjektiem neatkarīgi no grupas. Šī smadzeņu zona, cita starpā, ir atbildīga par emocijām un reakciju uz izaicinājumu cīnīties.
Tomēr misofonijas smadzenes reaģēja intensīvāk un izraisīja fiziskus stresa simptomus, piemēram, sirdsklauves un svīšanu. Interesanti, ka centrālās daivas darbība ir tieši atkarīga no anomāliju klātbūtnes frontālajā daivā.
Tulkojis Dmitrijs Oskins