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音とはなにか(音を追究する第2回)

確かに物理が身近にはなったかもしれない。

岸根順一郎。大橋理枝。佐藤仁美。音とはなにか。根本的な話。音は身近。光と似ている。色々と面白いことが。日常の暮らしの中で音が気になるが光はあまり気にならない。騒音は遮断しづらい。音を聞いて踊りたくなる。音と光は人間への作用が違う。物理的性質が違う。音は抱くことが出来る。手を叩いたり声を出したり。身体の至るところから音が。至るところで受け取れる。物体が存在すると音が。音と光の共通点。ドップラー効果。音が遠ざかると下がる。近づくと上がる。音は周期的現象。キャッチボール。一方が近付きながら、より頻繁に。受け手はもっと頻繁に。頻繁に空気の振動を受け取る。光もドップラー効果を。遠ざかる物体からは赤みがかる。光については蜃気楼が。無いものが見えたり。見えるはずのない景色が見える。光の屈折現象。光線が曲がる。音でも。寒い時にカタンカタンと線路のような音が。屈折現象が。共通点があるかと思うと大きな違いも。音も光も波。波長が極端に違う。耳に聞こえる音の波長。数センチから数十メートル。光の波長は。目に見える波長は100万分の1ミリ。光は波としての姿を表さない。空気中の音が伝わるスピード。光は1秒間に地球を7回り半。100万倍に。どちらも波であることが大きなポイント。例えば超音波。音というと音楽を。音波も。無意識に波であることが。超音波は人間の耳で聞き取れない。長い方でも聞こえなくなるが一般に短い方。紫外線や赤外線。人間の目には見えない。イルカは人間の耳に聞こえない音で通信を。象などが低い声で子供との通信を。群れを率いる時に。例えばある種の動物は赤外線が見える。身体の作りによっては人間に聞こえない声が。物理の研究。音と光の波がどのようなものかの探究を。抽象的な波を考える時も具体的に。光と音の波動性を。水の波とは違うが、宇宙空間では音が伝わらない。真空中を音は伝わらない。音は空気の振動現象。空気自体の媒介が必要。空気が見えるとすれば大きくうねるのが見えるはず。真空中はメッセンジャーがない。光では伝わるので大問題に。電気と磁気。伝えるものが波を邪魔したり。海の波だと岩が邪魔に。空気中に物があったり媒質が違ったり。媒質もメッセンジャー。ヘリウムガスの中では速度は違うし、温度によっても違う。波が障害物により邪魔される、そこにも音の本質が。衝立の逆の人の声は聞こえるが。音の波は一直線のビームでなく曲がる。ある場所から発信されるが、障害物の形に沿って波ができる。素元波が新たな波を。ホイヘンスの原理。音の波長は日常の暮らしのスケール。衝立の大きさも。波は自分の波長と同じくらいの障害物がぶつかると甚大な影響が。波長に比べてものすごく大きいと影響がない。細かい波が1キロの幅の隙間を通る。我関せず。1センチだと回折効果が。障害物の効果が。コンサートホールの音響、吸収板にはひだが。音の伝搬を抑えることが出来る。身の回りの波長。色んな所で大きく小さく聞こえたり。広がると新しい波の面が出来る。石ころを落とすと円形の波が。また新たな波が。石を2個落とす。波が重なる。粒と波。自然界を粒的現象と波的現象に。重なって新しいものにならないか、新しいパターンが出来るか、干渉パターン。新しい波が。3つ4つとなると原型を留めない。複数の楽器の重なり。日常生活的。物理的に説明すると?波とはなにかに踏み込まなければ。
自然科学の歴史の中での波の研究。音にメスを。ピタゴラス。金槌が叩く音。軽い金槌と重い金槌。音には特定の数学的関係があると直感。数字に対し執着した人。なんでも数字と結びつける。弦を振動させる。ゴムの長さを2倍にすると1オクターブ上がる。ピタゴラス音階。振動数が整数倍になるような幾つかの音を重ねる。物理の歴史。プラトンとアリストテレスの対比。数学至上主義と大地の直視。プラトンは幾何学を信奉。正三角形。コンパスと定規を。目の前にある正三角形は厳密な正三角形か?長さが厳密に同じか?幅があるので既に正三角形ではない?だからといって意味がない訳ではない。イデア界の理想的なオブジェクト。現実の正三角形は投影物。投影物を頼りに厳密な正三角形を描ける。ハ長調のラの音は440ヘルツ。厳密なものは出せるものではない。音や音楽の世界。そもそも無いと言ってしまうと音楽は成立しない。音楽と音波の関係。葛藤の歴史。アリストテレス。現象密着型。よく自然を観察して。近代科学革命。ガリレイの時代になってから数学的に。ルネサンスの前では音楽としてのアプローチが。ルネサンスになって数学的探究が。物理学からの理解。ルネサンス以降に道具が発明される。それに伴い実験を元にした自然科学が。数学的なイデア。アリストテレスの観察を融合。ガリレオは空気の振動だと見抜く。ヘルツ。振動の頻度の単位。1秒間に1回だと1ヘルツ。440回空気分子が振動。耳の鼓膜は非常に短い間隔で捉える。人間の体はとんでもなく鋭敏なセンサー。音圧。空気の圧力。ヘクトパスカル。人間が耳で感知できる最も小さな音、20マイクロヘクトパスカル。1メートル四方の領域に蚊が1匹。好感度センサー。飛行機に乗ったりトンネルに入ると耳がおかしくなるのは当然かも。人間の耳が音の強さをどのように感知するか、生理機能。ウェーバー。フェヒナーの法則。人間の感覚を数値化しようとする。1キロの重さと1.1キロの重さを言い当てることが出来る人に2キロを持たせる。2.1キロは無理。割合が問題。1割の変化を感じ取ることは出来るが。人間の感覚機能の視座。音でも全く同じ。音の圧力、音圧を差ではなく比で考える。あくまでも比。対数を取る。比が1だと0。100だと2。比の対数を取って音のレベルを。最小の音圧。その何倍か。音圧レベル、デシベル、Decibelという単位で。電話の着信音、50デシベル。飛行機の音は大きいが。物理学では説明できない。物理学的音波と人間の感覚での音の違い。飛行機の着陸音。騒音で言うフォン。今ではDecibelが一般的。場合によってはフォンも使うかもしれないが。音には媒質が必要。どういう媒質で音の伝え方が違う。普通の空気は窒素と酸素の割合が。違えばどうなるか?別のものが媒質になっている場合は?空気とは何かの話に。窒素と酸素とは?分子。分子は?ファインマン。天変地異が起きて科学的知識が失われてしまう危機に何を残すか。すべての人は原子から出来ていると、19世紀の末になってから人類は理解。空気の中にどれくらいの原子が?コップいっぱいの水。水の分子に印をつけることが出来るとする。7つの海をかき回してすくう。ケルビンの質問。答えは数百個。地球上の海をかき混ぜて?普通は取れないと思うけれど。それだけ分子は小さくでギッシリ詰まっている。空気の中の分子も。振動していくのが音波。ヘリウムになると原子は軽くなる。速度はずっと早くなる。吸い込んで音を出すと音が高くなる。ちゃんと酸素を20%混ぜているか注意を。音が高くなる。仕組みを理解するにはどうやって音を出すのかの共鳴の知識が違う。空気中では300メートル、ヘリウムはその3倍。馴染みのある音と歴史を。普段考えてなかったことを。少し物理が近くなった?

 

音を追究する (放送大学教材)

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自然科学はじめの一歩 (放送大学教材)

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