Sound Waves: The Symphony of Physics

تغرد الطيور

النحل الطنان

هذا مشهد مألوف.

إنه ريف سومرست في يوم هادئ.

ويبدو مألوفا.

يمكنني سماع الطيور تغني ،

يمكنني سماع الرياح تسرق من خلال الأشجار

ويمكنني سماع الحشرات من حولي.

هذا ليس مجرد منظر طبيعي ، إنه مشهد صوتي.

فيض مستمر من الموجات الصوتية تغمرني من جميع الاتجاهات.

"بغض النظر عن مكاننا أو أين نذهب ، فإن الصوت موجود دائمًا.

"وكل ضجيج فردي يقدم لنا معلومات حول عالمنا

من لحظة في الزمان والمكان.

كل موجة صوتية تحمل قصة عن مصدرها

"والرحلة التي كانت مستمرة."

وقد أعطانا تاريخنا التطوري هذين الكاشفين

لاستغلال تلك القصص.

ما نسمعه يشكل فهمنا لعالمنا.

"في هذا البرنامج ، سأستكشف كيف نستغل ،

"التلاعب والتحكم في الصوت".

تقول جودة الصوت فقط أن شيئًا ما ليس هنا.

"سوف أتطرق إلى الطرق المعقدة التي أجسامنا

"فك شفرة المعلومات التي تحملها الموجات الصوتية بدقة."

هذا رائع.

عندما تخلعها ، لا أسمع شيئًا.

إنه أمر لا يصدق!

"وكيف أصبحنا نفهم الصوت ،

كلما استطعنا استخدامه

"لاكتشافات رائعة عن الحياة ...

"..كوكبنا ...

.. وحتى النظام الشمسي.

"في حياتنا اليومية العادية ، من الصعب حقًا تقدير ذلك

"مقدار المعلومات التي يحملها الصوت".

- هل تريد ارتداء الخوذة؟ - حسنا. - أنت بحاجة إلى هؤلاء أيضًا.

لهذا السبب يأخذني المهندس الصوتي الأستاذ تريفور كوكس

'إلى موقع مخفي في عمق تلال اسكتلندا.

"حيث يصبح السمع ، في غياب الضوء ، إحساسي الأساسي".

سأذهب أولاً ، لذا سأثبت.

إنه أمر شرير إلى حد ما ، أليس كذلك؟

- هناك خوذتك. - حسنا. - تريد ارتداء القفازات الخاصة بك.

ربما لدي كوابيس حول فعل شيء من هذا القبيل.

ادخل نفسك.

الآن ، كن حذرًا حقًا عند النهوض. أبعد قليلا.

- حسنا؟ - ما الذي وصلت إليه؟

سأكون قاسية قليلاً وأطفئ شعلة رأسي

لذلك لا يمكننا أن نرى حقا.

نحن فقط نعمل حقًا مع الصوت هنا.

لديك واحدة من هؤلاء. هل نتجول أكثر قليلاً؟

مظلمة للغاية ، أليس كذلك؟

- شاهد أين تمشي. - Urgh ، هذا فظيع.

هذا هو المكان الذي ظهر فيه الشرير ، أليس كذلك؟

يسير شخصان في مكان مظلم

وفقط جودة الصوت تقول أن شيئًا ما ليس هنا.

"فقط من الطريقة التي تتصرف بها في هذا المكان ،

"لقد بدأت بتجميع صورة لما قد يكون عليه الأمر."

ما رأيك في هذه المساحة؟

لذا ، يبدو أنه عملاق.

لا استطيع ان اقول لانني لا أرى أي شيء ولكن يبدو كما لو

يمكن أن يكون هائلاً - حجم الكاتدرائية أو أكبر.

فقط لأن هذا هو المكان الوحيد

لقد سمعت هذا النوع من الأشياء يحدث لصوتي من قبل.

أجد صعوبة في إنهاء جملة لأنني ما زلت أقول

كلمة ثم التوقف للاستماع إلى ما تبدو عليه.

عندما تستمع إلى صوت في غرفة ، يمكنك الحصول على الكثير من المعلومات.

ستحصل على الصوت مباشرة منك

ومن ثم تساهم جميع الجدران في انعكاسات -

يرتد الصوت حول الغرفة.

طوال الوقت في مكان نستمع لهذا النوع من القرائن.

لكننا لسنا عادة ، كما تعلمون ، مدركين أننا نقوم بذلك.

إن قدرة الصوت على الانعكاس هي واحدة من أكثر الطرق أهمية

"يمكن أن تحمل المعلومات.

"لكن الانعكاسات الصوتية يمكن أن تخبرني أكثر من حجم المكان.

"أنا فقط بحاجة إلى نوع مختلف من الصوت."

- لدي ساعة إيقاف لك هناك. - حسنا.

- لذا ، إذا كنت تستطيع الانتظار ... سماع الانفجار. - بلى.

وبعد ذلك فقط قم بقياس الوقت الذي يستغرقه الصوت ليتحلل إلى لا شيء ،

وهو في الواقع كيف قاموا بقياس صدى الصدى.

- سأتراجع إلى مسافة آمنة. - بلى!

لقد أسقطته للتو.

لا استطيع ان ارى ...

دويا قويا

يبدو أنه يضعف ببطء

57 ثانية.

رائع.

هذا المكان يحمل الرقم القياسي العالمي

لأطول وقت صدى ،

وهو ما تقوم بقياسه هناك.

ما الذي يحدث لتحقيق ذلك؟

بادئ ذي بدء ، إنه مكان كبير للغاية.

ولكن يجب أن يكون هناك شيء أكثر من ذلك

لأنه إذا ذهبت إلى كاتدرائية سانت بول في لندن ،

سيستمر الصوت حوالي عشر ثوانٍ فقط قبل أن يموت.

يتم احتواء الصوت واحتجازه في هذا الفضاء العملاق.

وذلك لأن الجدران هنا ضخمة للغاية.

يمكنك أن تقول أن هذا يجب أن يكون له جدران صلبة ثقيلة ،

بينما إذا أحضرت الكثير من المفروشات الطرية ،

التي تمتص الصوت ، هذا المكان سيموت.

لذا ، نحصل على معلومات إضافية

لأن الصوت ينعكس بشكل مختلف عن المواد المختلفة.

ما هذا المكان؟ بعد كل هذا ، أين نحن؟

حسنًا ، لنشعل الأضواء.

لذا ، هذه مساحة ضخمة.

يبلغ طوله حوالي ربع كيلومتر

وهنا يأتي الكثير من الصدى.

- ماذا تفعل هنا؟ - حسنا ، إنه في الواقع مستودع لتخزين النفط

التي بنيت في الفترة التي سبقت الحرب العالمية الثانية

لحماية البحرية الملكية شحن النفط من القصف.

لذا ، فقد تم صنعها ضد القنبلة

وهذا هو السبب في حصولها على هذا الصدى الضخم.

لقد صنعوها من خرسانة نصف متر

وخلفه هو الأساس الاسكتلندي.

لذا ، هذه جدران ضخمة حقًا.

والجدران مغطاة بالزيت أيضًا. إنه لزج بشكل فظيع.

مثبت على قدميك في كل مكان. هذا مفيد صوتيًا حقًا.

الخرسانة هي مسامية قليلاً لذا عادة ما تحصل على القليل من الامتصاص

لكن مسامها قد غمرت بالزيت.

لذا ، ما يحدث هو أن الصوت ينعكس من على الجدران

بكفاءة حقًا ، لا يتم استيعابها.

يمكنك الحصول على الكثير من المعلومات عن طريق النظر إليها

نمط الانعكاسات ، وكمهندس صوتي ،

هذا ما تفعله عند تصميم قاعة حفلات موسيقية كبيرة.

ساكسفون ينعكس

حاولت وتصميم نمط الانعكاسات

ليكون على حق لتعزيز الموسيقى.

ساكسفون ينعكس

"السبب في أن الصوت يمكن أن يحمل الكثير من المعلومات

'بسبب طبيعتها الأساسية.

"إنها تنتقل كموجة.

وفي كل مرة تنعكس الموجة الصوتية على السطح

"لقد تغيرت بطرق خفية."

التأمل هو طريقة لإعادة توجيه الصوت

وأن الصوت المعاد توجيهه يحمل معلومات

حول العائق الذي ارتدته.

نستخدم هذا التوقيع الصوتي للتعرف على بيئتنا

بشكل عام ، ولكن هناك حيوانات تعتمد عليها بشكل مطلق ،

وهم سادة الصوت الحقيقيين.

'بالنسبة لمعظم الخفافيش ، فإن السمع هو إحساسهم الأساسي.

الاستماع إلى الانعكاسات الصوتية هو المفتاح لبقائهم.

وقد أدى نجاحهم إلى علاقات معقدة

مع مخلوقات أخرى تعيش وتستغل هذا العالم السمعي.

"الخفافيش هي واحدة من أعلى المخلوقات في مملكة الحيوانات.

'لا يمكننا سماعهم لأنهم يستخدمون الترددات في الغالب

"آذاننا لا يمكن اكتشافها ، مما يجعل الأمر صعبًا للغاية بالنسبة لخبراء الخفافيش

"مثل الدكتور مارك هولريد لدراستها".

لدينا كاميرا صوتية يمكنها التقاط الموجات فوق الصوتية

وقد وضعناها للتو في أحد المواقع البحثية المفضلة لدي.

لذلك ، هذا ممر التنقل

مع الكثير من الخفافيش تستخدمه كل ليلة.

وهذه الكاميرا الصوتية تبين لي الآن ما يجري

كما ننظر إلى هذه الشاشة.

لقد رأينا للتو خفاشين يطيران وهناك ثالث.

لذا ، هناك مجموعة كاملة تحلق في الماضي.

يمكنك أن ترى كل هذه النقط البيضاء المائلة للصفرة هناك.

بينما كان الخفاش يطير في الماضي

كانت تنبعث منها هذه الترددات فوق الصوتية.

إذن ، هل تبحث عن أنماط؟

يمكننا أن ننظر إلى هذا العرض الطيفي هنا

ومحاولة معرفة الأنواع التي كنا ننظر إليها.

هناك واحد آخر قادم الآن.

الآن ، إذا نظرتم إلى ذلك ، انتهوا جميعًا بنفس التردد.

إنهم حوالي 45 كيلو هرتز ،

الذي يخبرنا أن هذا هو مشترك مشترك.

وهي الآن مكالمة مختلفة تمامًا.

ويمكنني أن أخبرك أن هذا هو خفاش داوبنتون.

لذا ، أنت ترسم هذه الصورة لجميع هذه الخفافيش التي تخيم علينا ،

يصدر أصواتًا لا نستطيع سماعها.

إذا استطعنا سماعهم ، فماذا نسمع؟

ما أحضرته هنا هو كاشف الخفافيش الصغير.

يحول الترددات فوق الصوتية إلى ترددات مسموعة.

- كان هذا خفاش! - هناك واحد يحلق فوق الآن.

سمعنا هذا تتابع سريع للمكالمات هناك.

ها هو ذا مره أخرى. جيد جدا. لقد توغلت هناك

لذا ، فهي قصيرة وحادة للغاية ، على الرغم من أن ذلك يبدو سريعًا جدًا

- بالنسبة لنا ، هناك الكثير يحدث بين نبضة واحدة وأخرى. - نعم.

يرسلون الصوت عالي الكثافة ...

.. ثم ضربوا كل العقبات الموجودة في المنطقة.

هذه العقبات تنتج أصداء

ثم ينتظر الخفاش عودة هؤلاء.

كلما كان الكائن بعيدًا ، كلما استغرقت الصدى وقتًا أطول للعودة

إلى الخفاش وهذه هي الطريقة التي تقيس بها الخفافيش المسافة.

وهذا إنجاز معقد للغاية.

هناك العديد من العاكسات المختلفة ، مثل كل الأوراق ،

لديك الأرض ، لديك كل الفروع ،

وكلهم ينتجون أصداء.

لقد طورت الخفافيش القدرة على استخدام الصوت في الرؤية

منذ ما لا يقل عن 53 مليون سنة ...

'.. مما يمنحهم ميزة هائلة عند البحث عن فريسة

"تحت غطاء الظلام."

لذا ، لدينا فراشة هنا. ما هي الأنواع؟

إنه قلب ورشق.

لقد حصلت على هذا اللمعان الذهبي الجميل.

نعم ، نعم ، نعم ، إنها جميلة للغاية.

وكيف سيجد الخفاش هذا العث؟

لذلك ، يستخدم الخفاش biosonar ليس فقط للملاحة ولكن أيضًا لالتقاط الفريسة.

لذا ، عندما يبحثون عن الحشرات ، يريدون أن ينظروا بعيدًا جدًا.

لذا ، فإن ما يستخدمونه هو أقل مكالمات التردد التي تحمل مسافات بعيدة جدًا.

ولكن بمجرد اكتشاف العثة ،

يضيفون في ترددات أعلى لمكالماتهم.

مكالمات بات

الترددات الأعلى لها طول موجي أقصر