Del:
Top 10 mærkelige videnskabelige opdagelser om lyd
I laboratoriet kan støj komme underligt underligt og vidunderligt. Ofte taget for givet i omverdenen, lydbølger, frekvenser og musik ændrer videnskabens ansigt.
De overhaler teknologi, afslører uventede evner, og dukker op på mærkelige steder. Lyd kan også rodne med den menneskelige hjerne på et niveau, der er forbløffende. I dag afslører vi de top 10 mærkelige videnskabelige opdagelser om lyd.
10 Det kan muligvis forklare bedøvelse
Konventionel medicinsk tro holder nerverne "snak" med elektriske impulser. De er veje i hjernen, der fortæller hånden at bølge eller klappe katten. For fysikere var det næsten ikke fornuftigt. Termodynamiske love angiver, at elektriske impulser genererer varme, men der er ingen sådan opvarmning inde i menneskekroppen.
De kom med et kontroversielt forslag - nerver sender ikke elektricitet. I stedet kommunikerer de med lydbølger. Ikke alle videnskabsmænd er om bord med ideen, men det kunne forklare et langvarigt medicinsk mysterium.
Bedøvelse er ikke nyt, men ingen er helt sikker på, hvordan de klarer at banke alle følelser fra systemet. Nerver har membraner. Disse skeder skal opretholde en temperatur svarende til en persons kropsvarme for lydimpulser til at sende deres meddelelser. Nok bedøvelse kan ændre temperaturen og effektivt blokere lydbølgerne fra at sende smertesignaler under operationen.
9 Det visuelle system kan høre
Under et forsøg førte aberens adfærd til en kæbefaldende opdagelse. De blev uddannet til at røre ved et lys, når det så ud på et panel. Når stedet var lyst, fandt aberne det med lethed. Dæmpede, de kæmpede. Men da en hurtig lyd fulgte med den dunkle plet, pegede aberne så hurtigt ud, at der kun var en forklaring - hjernen kan bruge lyd til at se.
Dette knuser neurovidenskab som vi kender det. Før blev det antaget, at hørelsen og visuelle dele af hjernen ikke havde nogen forbindelse til hinanden. Et fokus i undersøgelsen, 49 visuelle neuroner i aberens hjerne viste sig ellers.
I nærvær af det støjende lavlyspunkt opførte neuroner sig som om øjnene så stærkere lys, end der virkelig var. Reaktionstiden var så hurtig, at kun en direkte forbindelse mellem hjernens auditive og visuelle dele kunne være ansvarlig.
Sådanne indbyrdes forbundne sensoriske evner kunne ligge bag døvens overblik og ligeledes forklare, hvorfor blinde ofte udvikler akut hørelse. Hjernen regionen af en tabt sans fortsætter sandsynligvis med at understøtte en anden arbejdssans.
8 ny måde at teste blod på
Blodprøver er centrale for den korrekte diagnose af patientens tilstand, men de er ikke uden hikke. Nuværende blodscreeningsteknologi kan være tidskrævende, beskadige prøver og risikoforurening. Det kan heller ikke let transporteres.
For nylig ændrede en ny metode alt det. Blod kan nu testes med lydbølger og levere et hurtigt og præcist resultat. Når forskere ønsker information om patientens tilstand, søger de efter eksosomer. Celler frigiver disse små messengers, som afslører masser om kroppens helbred og lidelser.
Den nye teknik adskiller celler, blodplader og eksosomer med lyde ved forskellige frekvenser. Blodet udsættes kort for testets akustiske tryk, og dette forhindrer nogen skade på prøven.
Applikationerne ved brug af lyd til skærmen giver livreddende muligheder. Hurtigere diagnose, rutinemæssige test for tidligere vanskelige at nå organer og erstatte de fleste opkald til biopsi er blandt fordelene. Et af de mest værdifulde muligheder er, at testen kan blive et bærbart kit, der anvendes overalt - fra ambulancer til isolerede landsbyer.
7 Svaret til Levitation
Flydende entusiaster har forsøgt at bryde tyngdekraften med alt fra magneter til lasere. Det viser sig, at lyden er tavs. I 2014 opdagede et skotsk universitet, at sonisk perkussion sandsynligvis kunne løfte et objekt.
Lydens trykbølger frembringer kraft, når de bevæger sig gennem et medium - i dette tilfælde luft. Denne kraft kan udnyttes til at skabe levitation. Men de undlod at opbygge en vellykket enhed.
Problemet var et mønster. Bølgerne skulle frigives i en bestemt rækkefølge for at annullere tyngdekraften. Forskellige tryk skulle udløses samtidigt for at holde objektet højt, stabilt eller i en ønsket retning. Dette krævede en uhyre kompliceret matematisk løsning.
For nylig brugte en anden gruppe af videnskabsmænd software og de skotske data til at finde det magiske mønster. De fandt tre og endda bygget et vellykket 3-D lydfelt med 64 udsøgte små højttalere.
Kaldt et akustisk hologram, levet feltet succesfuldt polystyren bolde. Med de tre forskellige mønstre var forskerne i stand til at låse bolde på en pincet-lignende måde, holde dem i et bur lavet af lyd eller holde dem stabile i øjnene af en lille akustisk twister.
6 Lyd kan slukke ild
I første omgang nægtede fakultetet ved George Mason University i Virginia at tro på visionen om to studerende. De par ingeniører ønskede at quell flammer med lydbølger. Tidligere forskning på emnet havde pikeret deres interesse for ønsket om at opfinde den første ildslukker ved hjælp af lyd.
Da de var elektriske og software ingeniører, ikke kemiske, fik de mere besked end støtte. Seth Robertson, 23, og Viet Tran, 28, fortsatte alligevel, nogle gange på deres eget dime og under ledelse af en professor.
De eliminerede hurtigt musik, da bølgerne var for inkonsekvente for at forstyrre flammerne. Tanken var at adskille ilden fra dets mad-ilt.Dette skete endelig, da ilden blev zapped med lave frekvenser på 30 til 60 hertz.
Trykbølgerne skabte et hulrum med lidt ilt. Således forhindret i reigniting, døde flammerne øjeblikkeligt. Mere arbejde er påkrævet, før der produceres en bærbar ildslukker, der arbejder på forskellige brændstoffer og brandstørrelser. Men opdagelsen åbner døren for bedre brandbekæmpelse, der ikke efterlader toksiner som konventionelle brandslukkere.
5 Det ændrer smag
Lavfrekvente lyde dækker ikke kun brande. De bringer også den bitre smag i mad ud. I den anden ende af skalaen tilføjer deres højerefrekvens fætre en sødme.
Fænomenet er ikke helt forstået, men mange eksperimenter i laboratoriet og i restauranter bekræftede, at sedler påvirker ganen. Det er det, forskerne kalder "modulerende smag." Det ser ud til at opkalde bitterheden eller sødheden af næsten alt - fra kage til kaffe.
Den usædvanlige indflydelse berører ikke direkte smagsløgene i sig selv. I stedet ser det ud til at arbejde sin magi i hjernen. Højt eller lavt noter ændrer hjernens præference for at fokusere enten på sød eller bitter kvaliteter af et måltid.
Støj kan også påvirke kulinarisk oplevelse negativt. I 2011 viste en undersøgelse, at baggrundsstøj spillede en stor rolle. Hvis for højt er folk mindre tilbøjelige til at smage salt og sødme eller nyde frokosttid. Dette forklarer, hvorfor rowdy restauranter kan forkæle et måltid og hvorfor flyselskabsmad har et dårligt navn.
4 Datasymfonier
Mark Ballora voksede op i en musikalsk husstand. Senere blev han i sine ph.d.-studier interesseret i at omdanne data til musik. Han vendte sig mod sonificering, processen med at skifte flad data til lydbølger.
I løbet af de næste to årtier lavede Ballora sange, der indeholdt data fra flere undersøgelser. Disse omfattede en neutronstjernes energi, kropstemperatur cyklusser af arktiske egern, solskader og tropiske storme.
Når han opretter en af hans symfonier, bekendtgør Ballora sig først og fremmest de oplysninger og hvad undersøgelsen handler om. Så tilføjer han passende lyd, der supplerer numrene og arten af undersøgelsen.
Swirling lyde lavede en tropisk storm. Da han vendte solvind til musik, var den resulterende melodi "skiftende og skinnende". Selvom det ikke er et udbredt værktøj i den videnskabelige verden, har sonificering gjort nogle fremskridt inden for astronomi.
På det sydafrikanske astronomiske observatorium i Cape Town lytter den blinde astrofysiker Wanda Merced til hendes data. Hun opdagede, at stjernernes eksplosioner producerer elektromagnetiske bølger, når de voldsomme begivenhedens partikler udveksler energi. Hendes seende kolleger savnede det helt, fordi de kun kigget på graferne.
3 Cocktail Party Effect
Når forskere ønskede at forstå et fænomen kaldet "cocktail party effekten", vendte de sig til epilepsipatienter. Patienterne havde noget værdifuldt elektroder mod hjernens overflade.
Optagelserne var beregnet til at spore anfald, men syv patienter lånede også deres grå stof til cocktailstudiet. Når nogen koncentrerer sig om en samtale i et meget støjende miljø, kaldes dette cocktail party effekten. Forskere ønskede at forstå, hvordan sindet giver mening i tale under høje auditive distraktioner.
Hvert emne lyttede til den samme forvrængte optagelse. Næsten ingen forstod højttaleren. Så lyttede de til en klar version af samme sætning, umiddelbart efterfulgt af den samme forvrængede linje. Utroligt forstod alle den forstyrrede stemme. Hjerneaktivitet viste, at de ikke forfalskede det.
Under den første test (forvansket) forblev regionerne for lyd og tale noget inaktiv. Men de tændte med de efterfølgende optagelser. Som det viser sig, er hjernens utrolige og lynhurtige plasticitet bag vores evne til at følge samtaler på en robust fest.
Når det genkendte ord, reagerede hjernen anderledes end den anden forvrængede sætning. Det skærpede de visuelle og lydsystemer, finjusterer dem for at finde tale og filtrere ud støj.
2 Pink Noise
Blandt insomniacs er udtrykket "hvid støj" undertiden synonymt med en god nats hvile. Dens evne til at blokere baggrundsforstyrrelser, mens du er let at ignorere - tænk fan - hjælper mange til at nikke. Men flere uafhængige undersøgelser fandt noget bedre for den søvnberøvede-rosa støj.
Hvid støj er kontinuerlig lyd, mens rosens høje og lave frekvenser bærer oktaver med ens strøm. Lys i samme strømspektrum fremstår som lyserødt, og det gav støj navnet.
De hyggelige lyde af vind, rustende blade eller regn, der rammer taket, kan sænke hjernens aktivitet. Som følge heraf er søvn dybere og mere afslappende. Kinesiske forskere fandt ud af, at rosa støj lullede 75 procent af frivillige til bedre søvn. Da de testede dagtimerne, steg de, der kom ind i fasen for den bedste foryngelse, med 45 procent.
For ældre voksne kan det være gode nyheder. Aldring bringer fragmenteret søvn, som er ansvarlig for hukommelsestab. Et amerikansk universitetshold gemt i individer over 60 år og udsatte nogle af dem for pink vibes. Om morgenen modtog de en hukommelsestest. De, der aldrig hørte den rosa støj, gik tre gange værre end dem, der gjorde.
1 Der er mennesker, der hader lyd
For dem der elsker rosa støj eller rockekoncerter, kan det føle sig surrealistisk at støde på nogen, der ikke kan lytte til en sød udpakning. Hvem sveder og lider af hjertebanken, når de bliver tvunget til at udholde hinandens tankeløse pegeklikk.
Selvom nogle måske tror, at sådanne mennesker sætter det på, opdagede britiske forskere, at intolerance af lyd er en reel medicinsk tilstand. Det kaldes misophonia og stammer fra en hjerne abnormitet.En del af frontalbenen er mindre og mere underudviklet hos patienter end hos dem, der ikke anser tastaturet at tappe en lyd lige ud af helvede.
To grupper, misofonik og dem, der var fri for tilstanden, lyttede til lyde, mens forskere studerede deres hjerneaktivitet. Ubehagelige lyde affyrede hver frivilliges fremre øre, uanset hvilken gruppe de var i. Denne hjerneområde udløser følelser og kamp-eller-fly-reaktionen.
Imidlertid reagerede de misofoniske hjerner mere intensivt og spildte over i fysiske stress symptomer såsom hurtig hjerterytme og sved. Interessant nok er den forreste øen direkte forbundet med den strukturelle abnormitet af frontalbenet.