Głos można zobaczyć. Co więcej, potrafi on kreślić na fizycznej powierzchni wysublimowane, regularne wzory.
Kto kiedykolwiek koncertował na kieliszkach albo podczas nudnej (aczkolwiek zakrapianej) imprezy kreślił piskliwe kółka na krawędzi cienkiej szklanki z drinkiem, ten zaliczył jedną z najbardziej efektownych lekcji fizyki. Co jest takiego nietypowego (oprócz spektakularnych następstw muzycznych, rzecz jasna) w zabawie szkłem?
Jeśli procentowa zawartość kieliszka na to pozwala, przyjrzyjmy się dokładniej, co dzieje się wewnątrz naczynia. Lekkie, jednostajne pocieranie brzegu potrafi rozpętać niezły sztorm. Od gładkiej powierzchni trunku odrywają się krople, rytmicznie podskakują, a wzburzone fale odbijają się od przezroczystych ścianek. Całe to widowisko tworzą dynamiczne formy i kształty uzależnione od częstotliwości dźwięku, wrażliwe na każde muśnięcie opuszkiem palca. Historie o pocieraniu lampki dżinu dopiero niedawno, bo w latach 70. XX w. zyskały wymiar naukowy. Naukę o kształcie fal akustycznych określono mianem cymatyki. Jednak fale dźwiękowe oraz ich oddziaływanie na substancje fizyczne stały się przedmiotem fascynacji już dawno, dawno temu…
Kiedy w 1787 r. w filadelfijskim Independence Hall rozbrzmiewały brzdęki toastów z okazji podpisania Konstytucji Stanów Zjednoczonych, w oddalonym o 6505 km Lipsku wielbiciele ciekawostek z wypiekami na twarzy zaczytywali się w dopiero co wydanej publikacji Entdeckungen über die Theorie des Klanges (Odkrycia w teorii dźwięku), autorstwa niejakiego Ernsta Chladniego – prawnika, geologa, wynalazcy, konstruktora, akustyka. Przykładny syn profesora prawa ukończył studia na tym samym kierunku. Tak postanowił tata. Dziedzic jednak wymarzył sobie inną przyszłość. Odczekał, aż rodzic dokona żywota, aby z czystym sumieniem porzucić paragrafy na rzecz swoich fantazji – eksperymentów dźwiękowych. Co prawda na karierę muzyka było już za późno, ale dusza performera dawała o sobie znać. Ernst Florens Friedrich Chladni na dobre wpadł w wir fal akustycznych. Wyruszył na tournée po Europie, zachwycając publiczność (w tym samego Napoleona) rozmaitymi pokazami dźwiękowymi oraz instrumentami własnej konstrukcji. Popisowego numeru musieli zazdrościć mu miejscowi iluzjoniści. Chladni udowodnił, że dźwięk można zobaczyć i opracował własną technikę wizualizowania wibracji na metalowej płycie. Tworzył obrazy, jakie nie śniły się nawet filozofom…
W trakcie swoich popisów jednostajnym pociągnięciem smyczka „grał” na krawędziach sprężystej płytki. Metalowe blaszki z mosiądzu z rozsypanym na nich miałkim piaskiem reagowały na delikatne drgania. Małe drobinki układały się w figury tak regularne, że aż nieprawdopodobne. Wzory zależały od częstotliwości dźwięków oraz kształtu powierzchni wprawionej w rezonans. Istotne okazały się także warunki brzegowe, czyli miejsca zamocowania płytki i wprawiania w drgania. Tutaj może poprzestaniemy na akademickich subtelnościach, a profesjonalną nomenklaturę ograniczmy do wiedzy „dla bystrzaków”.
Słów kilka należy jednak poświęcić prekursorom eksperymentalnej akustyki, nad których pracami Chladni spędził niejedną noc. Dość wspomnieć o próbach wizualnego odwzorowania dźwięku przez przyrodnika Roberta Hooke’a (łączyła go z Chladnim również pasja przyglądania się niebu). Niewykluczone też, że niemiecki fizyk posłał egzemplarz recenzencki Odkryć w teorii dźwięku na samą Konwencję Filadelfijską, ponieważ muzyczne wynalazki jednego z ojców założycieli Stanów Zjednoczonych, Benjamina Franklina, były inspiracją do badań Chladniego.
200 lat później cymatyka stała się chwytliwym tematem nie tylko dla akustyków, lecz także studentów i absolwentów sztuk pięknych. Oprócz tego, że figury Chladniego wizualizują dźwięk i są ciekawostką, o której można wspomnieć przy niejednym toaście, mają też zastosowanie np. w pracy lutnika. Powiedzenie, że muzyka kogoś poruszyła, zyskuje nowe znaczenie.
Czytaj również:
