I laboratoriet bliver lyde mystisk og smuk. Hvad der ofte tages for givet i omverdenen og omdanner til lydbølger og frekvenser, ændrer videnskabelige ideer.
Her ændrer lyde deres struktur, afslører utrolige egenskaber og findes på uventede steder. Lyd kan også have fantastiske effekter på den menneskelige hjerne. I dag vil vi fortælle dig om ti interessante videnskabelige opdagelser relateret til lyd.
10. Lyde kan forklare anæstesiprocessen
Traditionelt inden for medicin antages det, at nerveceller "taler" med hinanden ved hjælp af elektriske impulser. Det er signalkanaler, hvorigennem kommandoen transmitteres fra hjernen til hånden for at vinke en børste eller katte katten. Dette lyder ikke overbevisende for fysikere. I termodynamikens love hedder det, at elektriske impulser skal generere varme, men dette overholdes ikke i den menneskelige krop. Fysikere har foreslået en anden hypotese: nerver transmitterer ikke elektricitet, men lydbølger. Ikke alle videnskabsmænd er enige om det, men det kunne forklare et langvarigt medicinsk mysterium.
Bedøvelsesmidler har eksisteret i lang tid, men der er stadig ingen fast overbevisning om, hvordan de formår at reducere kroppens følsomhed. Nerveceller har membraner. For at overføre lydbeskeder skal de have en temperatur svarende til den normale temperatur i den menneskelige krop. Det er muligt, at bedøvelsesmidler ændrer den intracellulære temperatur, hvilket gør, at membranerne ikke er i stand til at overføre lydbølger, der indeholder smertesignaler.
Salgsfremmende video:
9. Det visuelle system kan forbindes med det auditive
Et andet eksperiment med aber fik alle til at åbne munden. Aberne blev trænet til at røre ved lysstedet, hver gang det dukkede op på panelet. Når stedet var lyst, gjorde aberne det med lethed, da stedet var kedeligt, begyndte aberne at opleve vanskeligheder. Men når udseendet på den svage plet blev ledsaget af en skarp lyd, rørte aber det så hurtigt, at der kun var én forklaring - hjernen kunne bruge lyden til at se bedre.
Dette er i modsætning til traditionelle ideer om nervesystemet. Man troede, at de auditive og visuelle dele af hjernen ikke var forbundet med hinanden. Målrettet observation af 49 visuelle neuroner i abehjerner viste sig imidlertid andet. I nærværelse af et lydsignal på det svage punkt opførte neuronerne sig, som om øjnene så lysere lys, end de faktisk var. Reaktionstiden var så hurtig, at kun tilstedeværelsen af en direkte forbindelse mellem de auditive og visuelle dele af hjernen kunne forklare dette.
Denne sammenkobling af sensoriske systemer kan muligvis forklare forbedringen i synet hos døve og den hyppige tilstedeværelse af akut hørelse i blinde. Et område i hjernen, der tidligere var ansvarlig for den mistede ejendom, målrettes igen til et andet område.
8. Ny metode til blodanalyse
Blodprøver er hjørnestenen i at stille en korrekt diagnose, men de er vanskelige. Almindelige blodprøveteknikker kan tage lang tid, prøver kan blive beskadiget, og der er risiko for infektion. Laboratorier er vanskelige at transportere.
For nylig er der opstået en ny metode, der vender alt dette. Blod kan nu testes med lydbølger, og der opnås et hurtigt og præcist resultat. Når forskere ønsker information om en patients tilstand, jager de efter eksosomer. Disse bittesmå budbringere, der udskilles af celler, kan fortælle meget om helbredet i kroppen og dets lidelser.
Den nye teknik er baseret på adskillelse af celler, blodplader og eksosomer ved hjælp af lydvibrationer ved forskellige frekvenser. Blodet udsættes for akustiske vibrationer i meget kort tid, hvilket forhindrer skade på prøven.
Brug af lyd til blodanalyse giver store muligheder. Hurtig diagnose, test af tidligere vanskeligt tilgængelige organer, afvisning i mange tilfælde fra en tidligere krævet biopsi er blot et par af fordelene. En af de mest værdifulde funktioner er, at testning kan udføres ved hjælp af et bærbart sæt, der kan bruges i alt fra ambulancer til isolerede landsbyer.
7. Reaktion på levitation
Luftfartens entusiaster har forsøgt at overvinde tyngdekraften på alle mulige måder, fra magneter til lasere. Det viser sig, at svaret er lydbølger. I 2014 opdagede University of Scotland, at de sandsynligvis kunne bruges til at løfte genstande.
Lydbølger skaber tryk på miljøet, i vores tilfælde på luften. Dette tryk kan bruges til at skabe levitation. Forskere undlod imidlertid at oprette en arbejdsenhed.
Problemet viste sig at være traditionelt. For at overvinde tyngdekraften skal der udsendes bølger i en bestemt rækkefølge. For at holde et objekt i en vandret stationær position eller få det til at bevæge sig i den ønskede retning, er det nødvendigt, at trykket på alle punkter er det samme. Dette kræver ekstremt komplekse matematiske beregninger.
For nylig brugte en anden gruppe forskere særlig software og data fra skotske forskere til at skabe et magisk eksemplar. De fandt tre kombinationer og skabte endda med succes et tredimensionelt lydfelt ved hjælp af 64 små højttalere.
Feltet, kaldet "akustisk hologram", holder polystyrenkugler med succes i luften. Ved hjælp af tre forskellige kombinationer af lyd var forskerne i stand til at få kuglerne til at klæbe sammen, stå stille eller forblive i et bur med lydvibrationer.
6. Lyd kan slukke ild
Først nægtede lærere ved George Mason University i Virginia at tro på succes for deres to studerende. To fremtidige ingeniører besluttede at slukke flammen med lydbølger. Tidligere forskning om dette emne fik deres interesse og ønske om at komme med det første lydslukningsapparat.
Da de var elektronikingeniører og programmerere, ikke kemikere, modtog de i første omgang mest latterliggørelse i stedet for støtte. Men 23-årige Seth Robertson og 28-årige Viet Tran fortsatte stadig deres prøver under vejledning af en enkelt professor og nogle gange med deres egne penge.
De opgav hurtigt musik, da bølgerne var for kaotiske til at slukke ilden. Hovedideen med denne metode er at blokere adgangen til ilden for at fodre den med ilt. Dette blev gjort, når lavfrekvente vibrationer i området fra 30 til 60 hertz blev påført ilden.
Lydvibrationer skaber et sjældent område med lidt ilt. Manglen på ilt får flammen til at gå ud. For at oprette et bærbart ildslukker kræves det meget arbejde, du skal teste ildslukkeren på forskellige typer brændstof og antændelsesformer. Men åbningen åbner døren til bedre slukningsmidler, som ikke efterlader giftstoffer som konventionelle ildslukkere.
5. Lyd ændrer smag
Lavfrekvenslyde slukker ikke kun brande. De giver også mad en bitter smag. I den anden ende af skalaen tilføjer deres højfrekvente kolleger en smule sødme.
Årsagen til dette er ikke helt klar, men adskillige eksperimenter i laboratorier og restauranter har bekræftet, at lyde påvirker smagen. Forskerne kaldte dette "smagsmodulation." Det ser ud til at føje bitterhed eller sødme til næsten alt fra kage til kaffe.
Denne usædvanlige effekt påvirker ikke smagsløgene som sådan. Lyder ser ud til at påvirke, hvordan hjernen opfatter smaginformation. De høje eller lave toner i frekvensen får ham til at være mere opmærksom på madens søde eller bitre smag.
Støj kan også påvirke appetitten negativt. En undersøgelse fra 2011 viste, at baggrundsstøj kan spille en stor rolle. Hvis det er for højt, føler folk mindre salt og sødme og nyder ikke deres mad. Dette forklarer, hvorfor støjende restauranter kan have dårlig mad, og hvorfor flyselskaberne har et dårligt omdømme i dette område.
4. Symfonier af data
Mark Ballora voksede op i en musikalsk familie. Senere, under sine doktorgradsstudier, blev han interesseret i at omdanne information til musik. Han tog sonificering op - oversættelsen af tørre data til lydbølger.
I løbet af de næste to årtier skabte Ballora sange, der indeholdt data fra flere undersøgelser, herunder energien fra en neutronstjerne, kropstemperaturcyklusserne for arktiske egern, solstråling og tropiske storme.
Når man opretter den næste symfoni, bliver Ballora først bekendt med informationen og emnet for forskning. Derefter vælger han lyde, der svarer til undersøgelsens tal og karakter.
De hvirvlende lyde svarer til en tropisk storm. Solvinden, der er indstillet til musik, skabte en melodi af "ændringer og flimre". Selvom dette ikke er blevet udbredt i den videnskabelige verden, har sonificering modtaget en vis anerkendelse inden for astronomi.
På det sydafrikanske astronomiske observatorium i Cape Town lytter den blinde astrofysiker Wanda Merced til de modtagne data. Hun opdagede, at stjerneksplosioner producerer elektromagnetiske bølger, når partikler udveksler energi som et resultat. Hendes seende kolleger gik glip af det, fordi de kun kiggede på graferne.
3. Cocktailfest-effekt
Da forskerne besluttede at undersøge et fænomen kaldet "cocktailfest-effekten", vendte de sig til patienter med epilepsi, da de allerede havde de nødvendige genstande til at observere - elektroder omkring deres hjerne.
Elektroderne var designet til at registrere hjerneaktivitet under anfald, men syv patienter blev enige om at deltage i cocktailfestundersøgelsen. Det ligger i det faktum, at en person i et meget støjende miljø er i stand til at koncentrere sig om en strengt defineret samtale. Forskere ønskede at forstå, hvordan hjernen fungerer under forhold med aktiv støjinterferens.
Hvert emne lyttede til den samme optagelse midt i lyde, uden at forstå foredragsholderens tale. De lyttede derefter til en klar version af den samme sætning, efterfulgt af en anden støjende optagelse. Utroligt, denne gang forstod alle emner taleren. Hjerneaktivitet viste, at de ikke falske det.
Under den første test (med en forvrænget registrering) forblev de områder af hjernen, der var ansvarlige for hørelse og tale, inaktive. Men under resten af auditionerne arbejdede de. Som det viser sig, ligger grunden til vores evne til at følge samtaler på en støjende fest i den utrolige og lynhurtige plasticitet i hjernen.
Så snart hjernen genkendte ordene, begyndte den at reagere forskelligt på den anden forvrængte sætning. Han finjusterede lyd- og talesystemerne, som gjorde det muligt for ham at bestemme kilden til tale og filtrere ud støj.
2. "lyserød støj"
Blandt personer med søvnløshed er udtrykket "hvid støj" undertiden synonymt med en afslappende nattesøvn. Hjernens evne til at ignorere mindre lyde - som fanstøj - hjælper mange med at falde i søvn. Men adskillige uafhængige undersøgelser har vist, at der er noget bedre til afslappende søvn - lyserød støj. "Hvid støj" er lyd med ensartet effekt på alle frekvenser, mens "lyserød" er en blanding af lyde, hvor signalstyrken er omvendt proportional med dens frekvens. Et lys, hvor de samme betingelser er opfyldt, ser lyserød ud, hvilket er det, der gav støjet et lignende navn.
Behagelige vindlyde, raslende blade eller lyden af regn, der dunker på et tag, kan reducere hjerneaktiviteten. Som et resultat bliver søvn dybere og mere afslappende. Kinesiske forskere fandt, at "lyserød støj" luller 75% af de frivillige. Da de testede lur, fandt de, at de, der sov til lyserød støj, fik 45 procent bedre end andre.
For seniorer kan dette være gode nyheder. Aldring fører til fragmentarisk søvn, som er ansvarlig for hukommelsestab. En gruppe fra det amerikanske universitet testede folk over 60 år og udsatte nogle af dem under søvn for "lyserød støj". Om morgenen blev der udført en hukommelsestest. De, der aldrig har været udsat for lyserød støj, optrådte tre gange dårligere.
1. Der er mennesker, der hader lyd
For dem, der elsker lyserød støj eller rock-koncerter, kan det virke urealistisk at møde nogen, der ikke kan nyde de søde lyde. De, der sveder og lider af hjertebanken, når de hører visse lyde.
Mens nogle måske tror, at disse mennesker foregiver, har forskere i England fundet, at intolerance over for lyd er en reel medicinsk diagnose. Denne sygdom kaldes misophonia og er forbundet med en hjerne abnormitet. Mennesker med denne tilstand har mindre og svagere frontale lob end alle andre.
To grupper af mennesker lyttede til lyde, mens forskere undersøgte deres hjerneaktivitet. I den første gruppe var der misophonia-syge, i den anden - nej. Ubehagelige lyde stimulerede hjernens centrale lob i alle fag, uanset gruppen. Dette område af hjernen er blandt andet ansvarlig for følelser og reaktioner på en udfordring til at kæmpe.
Misofonik hjerner reagerede imidlertid mere intenst og frembragte fysiske symptomer på stress som hjertebanken og svedtendens. Interessant nok afhænger aktiviteten af den centrale lob direkte af tilstedeværelsen af anomalier i frontalben.
Oversat af Dmitry Oskin