?

Log in

No account? Create an account

Предыдущий пост | Следующий пост

Простая и наглядная статья, поясняющая в простых аналогиях сложную систему струн, лежащую в основе всего видимого нами мира. Текста жуть как много. Но много картинок и видео, поясняющих основные положения. Приятного чтения.
От музыки к реальности. Введение.

Представьте себе большой оркестр, играющий популярное классическое произведение. Какое произведение из классики вы бы не представили себе, какие инструменты в этом оркестре будут солировать? Барабаны? Они задают ритм, но не более. Духовые? Они дают фон, но солируют в классике крайне редко. Мы можем услышать хорошую сольную джазовую партию на саксофоне, но никак не в классике. Духовые в классике чаще используется именно для придания «атмосферного» фона, или окраски настроения, передаваемого сольными инструментами, но не более. Так кто же в итоге у нас остался? Треугольник? Звук у него очень интересный, но нет. Остаются струнные. Скрипки и пианино (фортепьяно, рояль). Есть еще конечно виолончель и контрабас, но они как правило используются для придания звучанию «атмосферности», аранжировки звука. Все-таки солируют скрипки и пианино. Также представьте себе композицию в стиле рок, в которой вообще не используются струнные инструменты – гитары. Не получается? А какой самый популярный инструмент на посиделках? Баян или акустическая гитара. Духовой либо снова струнный инструмент. Так как баян значительно сложнее в освоении, гитара более распространена. А вы никогда не задумывались, почему это так? Почему среди акустических инструментов (электронную музыку пока не будем обсуждать) именно струнные инструменты самые популярные?

Из школьного курса мы знаем, что звук – это волна. При слове «волна» нам в голову тут же приходит изображение синусоиды, так похожее на вибрирующую струну. Движение по синусоиде привязано к константе Pi посредством математического преобразования линейного движения гармонической волны в полярное движение по одной из самых популярных форм во Вселенной – окружности в двухмерном пространстве либо сферы в трехмерном. Как оказывается легко можно выразить звук через математическую константу, на первый взгляд не имеющую к музыке никакого отношения.
Синусоида и преобразование движения по окружности в синусоиду.

Итак, струна нам напоминает звуковую волну, соответственно из нее проще всего научиться эту волну извлекать. Зажимая определенные части струны, регулируя ее натяжение, перебирая ее, мы легко создаем разные звуки, как по амплитуде (регулируем громкость звука), так и по частоте (каждая нота в октавах – просто определенная частота волны, например нота Ля первой октавы – колебания с частотой 440 Гц, она же эталонная частота для настройки фортепьяно). Нота Ля первой октавы также стандартная частота камертона, генерирующего звук тоже по принципу струны (за счет колебательного элемента).

Подытожим: струнные инструменты – самый популярный вид музыкального инструмента, так как разнообразный звук на их основе проще всего получить. Струнные инструменты могут быть весьма разнообразными, например всем знакомым с русской традицией известны гусли или балалайка, одни из самых популярных дошедших до нас музыкальных инструментов.
Гусли.

А при звуках гучжэна (щипковый струнный инструмент) нам в голову автоматически приходят ассоциации, связанные с Китаем.



На самом деле звуковая волна, представленная как синусоида, с «нанизанными» на нее дополнительными волнами - гармониками – это математическое описание звука, но не форма звука. Как вы уже, наверное, догадались, форма звука, а точнее фронт звуковой волны, скорее напоминает ту самую окружность в двухмерном пространстве (на плоскости) либо сферу в трехмерном. Двухмерное пространство легко смоделировать средствами киматики с помощью поверхности Хладни. В этом случае нота Ля первой октавы (440 Гц) будет выглядеть следующим образом:
Различные фигуры, получаемые на поверхности Хладни на разных частотах, можно подробнее посмотреть здесь: https://www.youtube.com/watch?v=1zw0uWCNsyw

Полученные таким образом фигуры также называют фигурами Хладни и объясняют принципом «стоячей волны». По этой теме была отдельная статья (см. здесь), мы же попробуем сделать следующий шаг и представим себе волну в трехмерном мире, мы же вроде бы в таком живем. Поможет нам в этом вода и прибор, именуемый Cymascope (подробнее на http://www.cymascope.com). В данном приборе вместо разбросанного на поверхности песка используется вода, меняющая свою структуру в зависимости от подаваемого на нее звука. Это все еще не полностью трехмерная картина, но уже лучше, чем просто песок. Много разнообразных и красивых картинок, полученных таким путем, можно найти на указанном выше сайте, либо по адресу http://www.thecymartist.com/my-cymatics-photos, мы же приведем два из них ниже:

Визуализация звука с помощью подсвеченной воды на частоте 56 Гц. Картинка с сайта http://www.thecymartist.com
Визуализация звука с помощью подсвеченной воды. Вода под воздействием звука изменяет свою структуру, по которой ученые пытаются определить форму невидимой нам звуковой волны. Изображение с сайта http://www.cymascope.com/

Чтобы образ звуковой волны закрепился в вашем воображении окончательно, применим для этого технологию голографии, посмотрите видео, представленное ниже:



Что общего между всеми этими изображениями звуковой волны разной частоты? Волна имеет сферическую форму, внутри которой хорошо видны линии, сплетенные между собой причудливым образом. Что это за линии? Это проводники, по которым передается энергия волны. А что это за сфера? Сфера получается потому, что природа старается раздавать энергию равномерно по всем направлениям, поэтому звуковая волна и похожа на расширяющуюся сферу. Как видим, все происходит в динамике: частота звуковой волны определяет структуру этих проводников, а громкость – энергетический заряд волны, соответственно скорость распространения или увеличения сферы, ее интенсивность. Увидеть при таком эксперименте все такие «проводники» мы не можем ввиду ограничений эксперимента, мы видим только самые интенсивные. Вот по поводу «проводников» мы и будем говорить далее.

Принцип проводника или струны, как передающей среды, нам хорошо знаком из электричества. Мы так и не научились передавать электричество без проводов (хотя поговаривают, что способ такой есть и Никола Тесла его знал), в итоге вся наша планета опутана огромным комком передающих кабелей, и примыкающих к ним трансформаторных подстанций, регулирующих электрическую мощность (напряжение) в тех самых кабелях. Звук мы увидеть напрямую не можем, а можем ли мы увидеть электричество? Можем, если успеем рассмотреть либо записать молнию. Молния фактически представляет собой ту же электромагнитную волну, «вытолкнутую» высоким напряжением в видимый нам спектр электромагнитных волн. Однако мало кому удавалось сделать электричество видимым, пока господин Георг Кристоф Лихтенберг (1742-1799) – немецкий физик и философ – не придумал для нас простой способ визуализации, представленный ниже.
Визуализация электрического тока с помощью метода Лихтенберга. Подробнее здесь.

Мы видим, что электричество в отсутствии провода, передается в воздушной, либо в другой среде, как древовидная сеть, состоящая из кучи сплетенных линий с единым началом. С одной стороны, мы знаем, что электричество передается по невидимым для нас «проводам» или «струнам» (прямо как звук), но в отличие от киматических изображений звука, оно больше напоминает дерево, нежели сферическую сеть. Почему так происходит? Потому что в результате экспериментов мы видим часть сети, а не всю сеть струн. Мы видим только «подсвеченные» электричеством струны, то есть те, в которых достаточно для визуализации тем или иным способом энергии. Ту самую энергию мы подаем в одну точку, потому то подсвеченные струны и выглядят, как «дерево». То есть такой вид – скорее ограничение эксперимента, нежели реальная картина. Однако и ее хватит на то, чтобы мы смогли понять, что электричество и звук имеют одну и ту же природу (просто частоты разные, разный энергетический «запал») и передаются по струнам. В случае с фигурами Хладни или фигурами Лихтенберга, мы не сформировали новых струн, но просто «подсветили» определенные струны, из-за чего образовалась иллюзия формирования самих этих струн. Молния бьет в дерево потому, что между деревом и местом формирования молнии самый «толстый канал», или самая толстая струна – струна, могущая перенести такой большой объем энергии. Просто мы не видим эту струну, пока ее не «подсветит» молния.
Но молния бьет не только в неподвижные объекты, вроде дерева или громоотвода, но и в человека во время его движения, скажете вы. Как же тогда быть со струной? Она получается не постоянная? Да, струны находятся в постоянном движении, они меняются все время. Даже если выглядят статичными, как в случае с деревом. Мы можем влиять на эти струны, двигать их, менять «толщину» и т.д., но об этом позднее.

Теперь давайте подумаем вот над чем. Из той же электродинамики мы знаем, что кроме электричества есть еще и магнетизм. (Школа, школа, ты учила нас всему, только мы учиться не хотели и пропускали все мимо ушей.) Как соотносятся друг к другу электричество и магнетизм? Благодаря Джеймсу Клерку Максвеллу (1831 – 1879) и другим именитым ученым мы знаем, что электричество, протекающее по проводам либо в обмотках, сопровождается также перпендикулярным ему магнитным полем.


Вот что говорит об этом Максвелл:

  • «Всякое изменение электрического поля возбуждает в окружающем пространстве вихревое магнитное поле, линии индукции которого расположены в плоскости, перпендикулярной линиям напряженности переменного электрического поля, и охватывают их. Линии индукции возникающего магнитного поля образуют с вектором «правый винт». Рис. 1.1 б

  • Всякое изменение магнитного поля создает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле. Линии напряженности вихревого электрического поля расположены в плоскости, перпендикулярной линиям индукции переменного магнитного поля, и охватывают их; они образуют с вектором  «левый винт» (их направление соответствует правилу Ленца).» Рис. 1.1 а

Электромагнитное поле. Подробнее здесь.

То самое «правило буравчика», по которому мы складывали ладошки в школе. Кто ж тогда из нас понимал, что наши пальчики, сложенные определенным образом, демонстрируют нам одно из фундаментальных правил мироздания? Школа, школа… Но давайте изучим такой вопрос, что это за линии, нарисованные на картинках выше и на работах Максвелла? Разве поле не однородно и в нем есть какие-то линии?
Изображения силовых линий электромагнитного поля из книги Джеймса Клерка Максвелла «ATreatise on Electricity and Magnetism», 1873 г.

Да, существуют загадочные силовые линии электромагнитных полей (у Максвелла линии индукции магнитного поля и линии напряженности поля электрического), о которых ученые узнали весьма давно, но толкового объяснения этому дать не смогли до сих пор. Как узнали, ведь они же невидимы? Экспериментально. Самый простой эксперимент – это насыпать на бумагу металлических стружек (лучше железных) и положить магнит. Стружки выстроятся определенным образом, неоднородно, а вдоль изогнутых линий, как на рисунке ниже. Если бы провели такой эксперимент в невесомости, за пределами влияния гравитации, то картинка стружек стала бы трехмерной, образовав сетку, напоминающую тор.

Продолжение.

Избранные записи из этого журнала

Комментарии

( 81 комментарий — Оставить комментарий )
russ_mir_sibir
21 фев, 2019 10:19 (UTC)
давно известная теория струн,
мне она нравится
(Удалённый комментарий)
freebreath_ru
21 фев, 2019 18:19 (UTC)
Это не заговор, как пытаются иногда представить. Просто не смогли доказать его существование, вот и убрали.
(без темы) - romix1c - 22 фев, 2019 14:14 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 15:32 (UTC) - Развернуть
(без темы) - romix1c - 22 фев, 2019 19:26 (UTC) - Развернуть
(без темы) - apollo_musaget - 21 фев, 2019 19:25 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 21 фев, 2019 19:42 (UTC) - Развернуть
(без темы) - apollo_musaget - 21 фев, 2019 19:44 (UTC) - Развернуть
(без темы) - romix1c - 22 фев, 2019 14:11 (UTC) - Развернуть
apollo_musaget
21 фев, 2019 19:24 (UTC)
Практика - критерий истины
А когда из этой теории полезное электричество получать станут ?
freebreath_ru
21 фев, 2019 19:44 (UTC)
Re: Практика - критерий истины
Не скоро. Людям обычно не интересны вещи, из которых нельзя извлечь личной выгоды. Спонсорам, выдающим гранты на исследования, и ученым соответственно это также не интересно..
soff4r
21 фев, 2019 19:31 (UTC)
Красиво. В нашем трехмерном Мире такую красоту можно увидеть... А что бы было,если мы могли посмотреть на это в четырехмерном пространстве? Красотища была бы непредсказуемая......
freebreath_ru
21 фев, 2019 19:47 (UTC)
Да, это очень красиво. Но во всем есть своя красота, и в нашем мире ее тоже предостаточно.
gjdanim
21 фев, 2019 19:34 (UTC)
Положенная дословно на текст старая передача канала Дискавери
freebreath_ru
21 фев, 2019 19:45 (UTC)
Ну, хорошо, что не РенТВ. И на том спасибо. :)
pavel_ladikov
21 фев, 2019 19:38 (UTC)
>поясняющая в простых аналогиях сложную систему струн, лежащую в основе всего видимого нами мира.
---------
Постарайтесь воздержаться от принятия гипотезы на веру. И тогда можно будет читать то что тут написано.
Пока что я вижу узоры, образованные интерференцией между несколькими источниками колебаний.
Кстати это касается и магнитных линий. Никакого отношения к "теории струн" не имеющих.
freebreath_ru
21 фев, 2019 19:46 (UTC)
Если прочитать статью полностью, то речь в ней не только об узорах.
(без темы) - pavel_ladikov - 21 фев, 2019 21:15 (UTC) - Развернуть
(без темы) - igron - 21 фев, 2019 20:03 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 21 фев, 2019 20:06 (UTC) - Развернуть
(без темы) - fotovivo - 22 фев, 2019 14:42 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 15:33 (UTC) - Развернуть
(без темы) - fotovivo - 22 фев, 2019 15:53 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 15:57 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 22 фев, 2019 13:36 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 13:47 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 22 фев, 2019 14:01 (UTC) - Развернуть
(без темы) - pavel_ladikov - 22 фев, 2019 14:15 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 22 фев, 2019 14:21 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 15:36 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 22 фев, 2019 15:40 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 15:54 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 22 фев, 2019 18:54 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 20:07 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 23 фев, 2019 05:10 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 23 фев, 2019 08:55 (UTC) - Развернуть
(без темы) - s1e1l1e1n1a1 - 22 фев, 2019 15:55 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 15:58 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 22 фев, 2019 18:57 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 19:52 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 23 фев, 2019 04:57 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 22 фев, 2019 18:56 (UTC) - Развернуть
(без темы) - s1e1l1e1n1a1 - 23 фев, 2019 03:35 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 23 фев, 2019 05:01 (UTC) - Развернуть
(без темы) - s1e1l1e1n1a1 - 23 фев, 2019 05:43 (UTC) - Развернуть
(без темы) - volkovpunk - 23 фев, 2019 05:50 (UTC) - Развернуть
(без темы) - s1e1l1e1n1a1 - 23 фев, 2019 06:01 (UTC) - Развернуть
ftyruoert
21 фев, 2019 20:19 (UTC)
Ну не знаю. концерты для гобоя Вивальди просто потрясающая вещь.
freebreath_ru
21 фев, 2019 20:22 (UTC)
Вообще сегодня самый популярный инструмент в Интернете - это баян. И он тоже совсем не струнный. :)
(без темы) - ftyruoert - 21 фев, 2019 20:26 (UTC) - Развернуть
(без темы) - oldpapuas - 21 фев, 2019 20:50 (UTC) - Развернуть
papon_ra
21 фев, 2019 20:48 (UTC)
Какая дикая ахинея.
freebreath_ru
22 фев, 2019 15:37 (UTC)
Выход: вторая дверь налево. :)
isidorobaltazar
21 фев, 2019 22:26 (UTC)
"теория струн" - чушь и костыльки, которыми горе-теоретики пытаются подпереть разваливающуюся и никуда не годную парадигму общей теории относительности Эйнштейна

чего только не выдумают, лишь бы не признавать собственную капитуляцию и банкротство в понимании устройства мироздания


kudryavtsevpv
22 фев, 2019 13:27 (UTC)
Теория струн - математический инструмент не более того, причем давно изобретенный, называется изображение Лапласа, 18 век.
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 15:47 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 15:38 (UTC) - Развернуть
(без темы) - isidorobaltazar - 23 фев, 2019 11:41 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 23 фев, 2019 15:06 (UTC) - Развернуть
(без темы) - isidorobaltazar - 24 фев, 2019 09:08 (UTC) - Развернуть
ext_1696782
22 фев, 2019 13:25 (UTC)
подозреваю аффтор такой же нуб в физике как и в музыке
Олег Лествичев
22 фев, 2019 13:49 (UTC)
Беспредельное, теоретизирование. Там ещё подмешано учение о многомерности. Которой по факту нет в природе, всего 3 пространственных и 1 временное, остальное - лукавое фантазёрство за получение грантов. Сказки за только за оч.большие деньги.
freebreath_ru
22 фев, 2019 15:39 (UTC)
Где касса? Куда обращаться за очень большими деньгами, мне как раз на синхрофазотрон не хватает? :)
velikiy_slon
22 фев, 2019 13:51 (UTC)
Простите, вы из какого века?
Теория струн нефальсифицируема, и давно не воспринимается никем всерьез.
freebreath_ru
22 фев, 2019 15:45 (UTC)
Тут Путин, геополитика, пенсионная реформа, супер-ракеты, Сирия, Украина, зловредные пиндосы и низкие цены на нефть. А я тут с теорией струн... Там же все доказано, сказано и отброшено. Нужно заниматься действительно важными вещами, а не этой чушью. :)
(без темы) - velikiy_slon - 22 фев, 2019 15:52 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 15:56 (UTC) - Развернуть
lx_photos
22 фев, 2019 15:59 (UTC)
Чота не впёрло.
freebreath_ru
22 фев, 2019 16:04 (UTC)
Сегодня в нашей программе и только для вас!

663a84f4e5b8a32ff905ec5e5088f221.jpg


(без темы) - lx_photos - 22 фев, 2019 16:19 (UTC) - Развернуть
s1e1l1e1n1a1
22 фев, 2019 16:10 (UTC)
Чем могут быть (или могут оказаться) хороши науки от религий, так это тем, что в науке возможны доказательства теорий для любого из не верующих в научную теорию при наличии необходимых инструментов, а в религиях все молят одними и теми же молитвами к одним и тем же Богам, а ответы от Богов получают не все молящиеся. Конечно это очень интересно и очень важно для людей открытия в каких-нибудь науках, а не открытия каких-то политических игрищ или интрижек, причин "падения и взлёта" цен, но если я могу использовать обычную соломинку для того, чтобы при помощи её построить инструмент для измерения времени на Земле в солнечный день, то и даже эти "солнечные часы" не приносят ощутимой пользы, кроме пользы от знания, что день закончится ночью, как и вчера, а если Солнце вдруг останется на том же месте, то значит ночь на Земле не наступит через столько же минут, как наступила ночь вчера, а чем и для чего я смогла бы доказать существование и влияние струнной теории на меня или на Землю или на Солнце - Вы не написали, и как важно или как не важно существование струнной теории в реальности - Вы тоже не написали, а значит и теория эта не важна и не интересна даже Вам.
freebreath_ru
22 фев, 2019 16:28 (UTC)
Уже не отшучусь... Ну хорошо, бой, так бой.

Отвечу. Мне эта теория дает очень многое. Она для меня фундаментальна. И знаете почему? Потому, что для вас она фундаментальна. В этом единственная ее ценность. Вы не представляете, как сложно вложить информацию в понятные вам парадигмы. Одни верят в науку. Другие в религию. Третьи ни во что не верят. Подобрать к вам ключ посредством использования известных вам понятий невероятно сложно. Потому как нет у вас понятий. Все верят в разную чушь. Мне приходится разбирать эту чушь, потом представлять для вас информацию посредством этого фильтра. Иначе как к вам достучаться?

Я знаю, что есть. Но как это обличить в известные вам понятия, я понятия не имею. Порой мне кажется, что это невозможно. Но я все равно буду идти по этому пути. Я буду стучаться вам в двери. Я здесь ничего не теряю. Закроете двери, полезу в окно. Закроете окно, полезу через дымоход. Я тот самый мишка, что разрушит ваш теремок, в попытке влезть к вам на ночлег. Но я буду это делать пока вы не проснетесь.
(без темы) - s1e1l1e1n1a1 - 22 фев, 2019 16:56 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 22 фев, 2019 17:25 (UTC) - Развернуть
(без темы) - s1e1l1e1n1a1 - 22 фев, 2019 17:51 (UTC) - Развернуть
(без темы) - freebreath_ru - 23 фев, 2019 15:04 (UTC) - Развернуть
(без темы) - s1e1l1e1n1a1 - 23 фев, 2019 15:23 (UTC) - Развернуть
( 81 комментарий — Оставить комментарий )

Возьми почитать книгу


Аудиолекции
Аудиоблог. Послушать лекции.


Перевод книги Уолтера Рассела Таинство Света
Перевод книги Уолтера Рассела Таинство Света


 

Метки

Разработано LiveJournal.com
Дизайн yoksel