Киматика (от древнегреческого : κῦμα , латинизированного : kŷma , букв. «волна») — это подмножество модальных вибрационных явлений . Термин был придуман швейцарским врачом Хансом Дженни (1904–1972). Обычно поверхность пластины, диафрагмы или мембраны вибрирует, а области максимального и минимального смещения становятся видимыми в тонком слое частиц, пасты или жидкости. [1] В возбуждающей среде возникают различные узоры в зависимости от геометрии пластины и частоты возбуждения.
Используемое устройство может быть простым, например, китайская изливная чаша , в которой медные ручки натираются и вызывают вибрацию медных нижних элементов. Другие примеры включают пластину Хладни [2] и так называемый цимаскоп.
8 июля 1680 года Роберту Гуку удалось увидеть узловые узоры, связанные с видами вибрации стеклянных пластин. Гук провел луком по краю стеклянной тарелки, покрытой мукой, и увидел, как появились узловые узоры. [3]
Немецкий музыкант и физик Эрнст Хладни в XVIII веке заметил, что формы колебаний мембраны или пластинки можно наблюдать, присыпая колеблющуюся поверхность мелкой пылью (например, порошком ликоподия , мукой или мелким песком). Порошок движется за счет вибрации и постепенно накапливается в точках поверхности, соответствующих звуковой вибрации. Точки образуют узор из линий, известный как «узловые линии режима вибрации». Нормальные формы вибрации и характер узловых линий, связанных с каждой из них, полностью определяются для поверхности с однородными механическими характеристиками геометрической формой поверхности и способом, которым поверхность ограничена. [3]
Эксперименты такого рода, подобные тем, что были проведены ранее Галилео Галилеем [4] около 1630 г. и Робертом Гуком в 1680 г., позднее были усовершенствованы Хладни, который систематически представил их в 1787 г. в своей книге « Entdeckungen über die Theorie des Klanges » («Открытия на теория звука). Это внесло важный вклад в понимание акустических явлений и функционирования музыкальных инструментов. Полученные таким образом фигуры (с помощью скрипичного смычка, перпендикулярно трущегося по краю гладких пластин, покрытых мелким песком), до сих пор обозначаются названием «фигуры Хладни».
В 1967 году Ганс Йенни , ученик антропософа Рудольфа Штайнера , опубликовал на немецком языке первый из двух томов под названием Kymatic ; второй был опубликован посмертно в 1972 году.) В 2001 году издательство MACROmedia Publishing создало сборник этих двух томов на английском языке. Совсем недавно, в марте 2024 года, они переиздали значительно переработанную версию этого составного издания с примечаниями и комментариями ведущих специалистов в области акустики, искусства и звуковой терапии.) Он показал эволюцию гармонических образов, подвергая инертные вещества воздействию колеблющиеся звуковые волны . Его значительная часть работ, основанная на строгой научной методологии, развивала эксперименты Хладни, выделяя сложные, органические, гармоничные образы, отражающие многие универсальные закономерности, встречающиеся в природе и особенно в живых организмах. Дженни наносила порошки, пасты и жидкости на металлическую пластину, подключенную к генератору, который мог воспроизводить широкий спектр частот. Вещества были организованы в различные структуры, характеризующиеся геометрическими формами, типичными для частоты вибрации, излучаемой генератором. По мнению Дженни, эти структуры, напоминающие мандалу и другие формы, повторяющиеся в природе, будут проявлением невидимого силового поля вибрационной энергии, которая его породила. Его особенно впечатлило наблюдение, что, производя вокализацию Ом на древнем санскрите (которую индуисты и буддисты считают звуком творения), порошок ликоподия образовывал круг с центральной точкой - один из способов изображения Ом .
В самом деле, для пластинки круглой формы, покоящейся в центре (или на границе, или хотя бы в наборе точек с центральной симметрией), все узловые моды колебаний обладают центральной симметрией, поэтому наблюдение Дженни полностью согласуется с известные математические свойства. [5] С физико-математической точки зрения форма узловых узоров предопределяется формой вибрирующего тела или, в случае акустических волн в газе, формой полости, в которой содержится газ. . Таким образом, звуковая волна совершенно не влияет на форму колеблющегося тела или форму узловых узоров. Единственное, что меняется из-за вибрации – это расположение песка. На изображение, формируемое песком, в свою очередь влияет частотный спектр вибрации только потому, что каждая мода вибрации характеризуется определенной частотой. Следовательно, спектр сигнала, возбуждающего вибрацию, определяет, какие паттерны на самом деле узлово отображаются. Физические явления, связанные с образованием фигур Хладни, лучше всего объясняются классической физикой. [6] Современные аналитики, в том числе Майкл Шермер , называют применение антропософии в таких областях, как инженерия, медицина, биология и биодинамическое сельское хозяйство, лженаукой . [ нужна цитата ]
Устройства для отображения узловых изображений оказали влияние на изобразительное искусство и современную музыку. Художница Бьорк создавала проекции киматических узоров, используя басовые частоты во время тура для своего альбома Biophilia . Точно так же художник и музыкант Перри Холл использует вибрации электрического баса для создания киматических узоров в резервуарах с краской, [7] которые он снимает на видео («Звуковые рисунки»). [8]
Книга Ганса Дженни о фигурах Хладни оказала влияние на Элвина Люсьера и помогла Люсье создать композицию « Королева Юга» . За работой Дженни также следил основатель Центра перспективных визуальных исследований (CAVS) Дьёрдь Кепес в Массачусетском технологическом институте . [9] Его работа в этой области включала акустически вибрирующий кусок листового металла , в котором в сетке были просверлены небольшие отверстия. Через эти отверстия горели небольшие языки пламени газа, и с помощью этой установки стали видны термодинамические закономерности.
В середине 1980-х годов художник Рон Рокко , который также развивал свои работы в CAVS, использовал зеркала, прикрепленные к крошечным серводвигателям , которые приводились в движение звуковым сигналом синтезатора и усиливались ламповым усилителем для отражения луча лазера. Это создавало световые узоры, соответствующие частоте и амплитуде звука. Используя этот луч для генерации видеообратной связи и компьютеры для обработки сигнала обратной связи, Рокко создал серию инсталляций «Андро-медиа». Позже Рокко начал сотрудничать с музыкантом Дэвидом Хайксом , который практиковал форму монгольского обертонового пения с The Harmonic Choir, чтобы создавать киматические изображения из лужи жидкой ртути, которая функционировала как жидкое зеркало для модуляции луча гелий-неонового лазера. от звука, генерируемого таким образом. Фотографии этой работы можно найти в каталоге Ars Electronica 1987 года. [10]
Современный немецкий фотограф и философ Александр Лаутервассер привнес киматику в XXI век, используя искусно изготовленные кварцевые генераторы для резонирования стальных пластин, покрытых мелким песком, и для вибрирования небольших образцов воды в чашках Петри . В его первой книге « Water Sound Images» , [11] переведенной на английский язык в 2006 году, представлены изображения света, отражающегося от поверхности воды, приводящегося в движение источниками звука, начиная от чистых синусоидальных волн и заканчивая музыкой Бетховена , Карлхайнца Штокхаузена , электроакустической группы Kymatik ( которые часто записывают с объемным звуком ambisonic ) и обертоновым пением . Полученные фотографии структур стоячих волн поражают воображение. Книга Лаутервассера сосредоточена на создании подробных визуальных аналогов природных узоров, начиная от распределения пятен на леопарде и заканчивая геометрическими узорами растений и цветов, формами медуз и замысловатыми узорами на панцире черепахи.
Композитор Стюарт Митчелл и его отец Ти Джей Митчелл утверждали, что резные фигурки часовни Росслин предположительно содержат отсылки к образцам киматики. В 2005 году они создали работу под названием «Мотет Росслин» , реализованную путем попытки сопоставить различные узоры Хладни с 13 геометрическими символами, вырезанными на гранях кубов, исходящих из 14 арок. [12]
Музыкальная группа The Glitch Mob использовала киматику для создания клипа «Becoming Harmonious (ft. Metal Mother)». [13]
Под влиянием диаграмм и киматики Янтры художник и модельер Мандали Мендрилла создал скульптурное платье под названием «Камадхену» (Платье Дерева Желаний III), узор которого основан на диаграмме Янтры, изображающей богиню Камадхену . [14] [15]
Aphex Twin предлагает узнать больше о киматике в контексте «мастерской настройки 440 Гц » в разговоре с создателем синтезаторов Тацуей Такахаши . [16]
С 2010 года арт-коллектив Analema Group создает коллективные перформансы, в которых зрители создают киматические узоры в цифровом формате в режиме реального времени. [17]
В 2014 году музыкант Найджел Стэнфорд выпустил инструментальное и музыкальное видео «Cymatics», призванное продемонстрировать визуальные аспекты киматики. [18]
В 2016 году автор песен и бывший защитник штата Аризона Самсон Сакачи создал «The Drawing Machine», перевернув сабвуфер лицевой стороной вверх, с толстой бумагой сверху и ручками для рисования, свисающими над головой с рыболовной проволоки, поскольку вибрация его песен перемещала ручки для создания фрактальные цветочные узоры. Затем он привез Drawing Machine в турне и вживую рисовал каждый сет, чтобы изобразить, как выглядит музыка. Демонстрацию киматики можно посмотреть в этом видео.
Современный американский художник Джимми О'Нил создал свой собственный кимаскоп, который использовал для создания различных произведений паблик-арта. Одна из таких картин — «Вино с частотой 511,95 Гц», крупномасштабная фреска, основанная на узоре, созданном при проведении пальцем по краю почти пустого бокала для вина. [19]
Логотип и тема Евровидения 2022 основаны на киматике. [20]
Основной заголовок фильма « Властелин колец: Кольца власти» вдохновлен киматикой. [21]
Вдохновленный периодическими и симметричными узорами на границе раздела воздух-жидкость, создаваемыми звуковой вибрацией, П. Чен и его коллеги разработали метод проектирования разнообразных структур из микромасштабных материалов с использованием шаблонов на основе жидкости. [22] Этот шаблон на жидкой основе можно динамически реконфигурировать путем настройки частоты вибрации и ускорения.
{{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )