В химии есть He, Fe и Ca, а как насчет do, re и mi? Навязчивые или красивые мелодии — это не первое, что приходит на ум при взгляде на периодическую таблицу химических элементов. Однако, используя метод, называемый звуковой обработкой данных, недавний выпускник колледжа преобразовал видимый свет, испускаемый элементами, в звук, создавая уникальные, сложные звуки для каждого из них.
Молодой исследователь сообщает о первом шаге к интерактивной музыкальной периодической таблице. Свои результаты он представил на весеннем собрании Американского химического общества (ACS).
Ранее У. Уокер Смит, единственный автор проекта, объединил свои увлечения музыкой и химией и преобразовал естественные колебания молекул в музыкальную композицию. В какой-то момент он заметил, что визуальные представления дискретных длин волн света, испускаемого элементами, такими как скандий, они были достаточно сложны, и тогда ему пришла в голову идея превратить их в музыку.
Элементы излучают видимый свет, когда они находятся под напряжением. Этот свет состоит из нескольких отдельных длин волн или определенных цветов с уровнями яркости, которые уникальны для каждого элемента. Но на бумаге наборы длин волн для разных элементов трудно различить визуально, особенно для переходных металлов, которые могут иметь тысячи отдельных цветов. Преобразование света в звуковые частоты может быть еще одним способом обнаружения различий между элементами.
Однако создание звуков для элементов периодической таблицы уже было сделано. Например, другие ученые приписали самые яркие длины волн отдельным нотам, воспроизводимым клавишами традиционного фортепиано. Но этот подход сократил богатое разнообразие длин волн, испускаемых некоторыми элементами, до нескольких звуков.
Чтобы сохранить как можно больше сложности и нюансов спектров элементов, Смит консультировался с наставниками факультета Университета Индианы, в том числе с Дэвидом Клеммером, доктором философии, профессором химического факультета, и Чи Ваном, доктором медицинских наук, профессором кафедры химии, и Музыкальной школой Джейкобса. С их помощью Смит создал компьютерный код для звука в реальном времени, который преобразовывал световые данные каждого элемента в смеси нот. Дискретные цветовые длины волн стали отдельными синусоидальными волнами, частота которых соответствовала частоте света, а их амплитуда соответствовала яркости света.
В начале исследовательского процесса Клеммер и Смит обсудили сходство закономерностей между световыми и звуковыми вибрациями. Например, в цветах видимого света фиолетовый имеет почти вдвое большую частоту, чем красный, а в музыке одно удвоение частоты соответствует октаве. Следовательно, видимый свет можно рассматривать как "октаву света". Но эта октава света находится на гораздо более высокой частоте, чем слышимый диапазон. Итак, ученый уменьшил частоты синусоидальных волн примерно на 10^-12, подгоняя выходной аудиосигнал к диапазону, в котором человеческий слух наиболее чувствителен к различиям в высоте тона.
Поскольку у некоторых элементов были сотни или тысячи частот, код позволял генерировать эти ноты в реальном времени, формируя гармонии и ритмы по мере их смешивания. В результате более простые элементы, такие как водород и гелий, отдаленно звучат как музыкальные аккорды, но остальные имеют более сложный набор звуков. Например, кальций звучит как колокольный звон в ритме, возникающем из-за того, как частоты взаимодействуют друг с другом. Прослушивание нот некоторых других элементов напоминает жуткий фоновый шум, похожий на музыку, используемую в плохих фильмах ужасов. Особенно его удивил элемент цинк, который, несмотря на большое количество цветов, звучал как "ангельский хор, поющий мажорный аккорд с вибрато".
Следующий шаг — превратить эту технологию в новый музыкальный инструмент. Молодой ученый добавляет, что этот звуковой подход имеет потенциальную ценность в качестве альтернативного метода обучения на уроках химии, поскольку он подходит для людей с нарушениями зрения и разными стилями обучения.
