La analogía sonora como una forma diferente de acceder a la ciencia, al conocimiento científico y a la información científica (y no solo para personas con hipoacusia).
Sonificación y divulgación científica.
Sonificación, Ciencia y Arte.
La Armonía de las Esferas
Fue Pitágoras tal vez el primer pensador en proponer que el universo se rige por los números, iniciando así una tradición de matematización de los fenómenos físicos que resurgiría mucho más tarde con Galileo, Descartes y Newton para dar nacimiento a la ciencia moderna.
Pitágoras descubrió que el tono producido por una cuerda está en relación inversa con su longitud, es decir que cuanto más corta la cuerda más agudo el sonido. También descubrió que los sonidos resultan más armoniosos cuanto más simple es la razón numérica entre ellos.
Pitágoras imaginó el firmamento como un gigantesco instrumento musical, en donde cada planeta, el Sol y la Luna generaban cada uno un sonido único (inaudible) en relación directa a su órbita, dando lugar así a la armonía de las esferas.
Kepler retoma esta idea pitagórica pero en lugar de la distancia utiliza la velocidad de cada planeta para asignar el tono musical. Para Kepler, el Sistema Solar es un coro de "música celeste", donde los tonos más graves corresponden a Saturno y Júpiter, el tenor a Marte, el contralto a la Tierra y Venus y el soprano a Mercurio.
Ondas gravitacionales:
El sonido necesita un medio para propagarse, de modo que no es posible escuchar la música de las esferas tal como la imaginaron Pitágoras y Kepler. Sin embargo hay ciertas ondas que se pueden propagar como arrugas a través del mismísimo espacio-tiempo. Estas son denominadas ondas gravitacionales. Con la primera detección directa de ondas gravitacionales se inauguró una nueva era en la astronomía conocida como la astronomía de ondas gravitacionales. Se ha dicho que hasta ahora solo podíamos ver el universo y que ahora con este adelanto hemos agregado oídos a la observación del universo. Esta analogía es algo cierta si se piensa que los detectores de ondas gravitacionales (LIGO-VIRGO) funcionan de modo similar a micrófonos muy sensibles, (pero no a las vibraciones de aire, obviamente), sino a las vibraciones del espacio-tiempo.
Además LIGO tiene sensibilidad para detectar ondas gravitacionales con frecuencias que casualmente se corresponden con las frecuencias audibles, de modo que es muy fácil traducir las ondas gravitacionales en sonido, basta con enviar la señal producida por la onda gravitacional a un parlante.
Aquí se puede apreciar cómo suena la señal de la primera onda gravitacional detectada por LIGO, el 14 de setiembre de 2015. La onda fue generada por la fusión de dos agujeros negros de unas 30 masas solares cada uno.
Otro ejemplo con la señal (teórica) correspondiente a la fusión de dos agujeros negros. Uno de 3 millones de masas solares y otro de 270 masas solares:
El sonido del Hidrógeno:
Los átomos emiten luz con diferentes frecuencias cuando cambian de estado. Si es luz visible, las diferentes frecuencias corresponden a diferentes colores. El conjunto de todas las frecuencias en las cuales puede emitir un átomo se conoce como espectro. En general estas frecuencias son muy altas, pero si las transportamos al rango audible podemos apreciar auditivamente las relaciones entre las diferentes frecuencias del espectro de un átomo dado. Es una experiencia que nos permite acercarnos al fenómeno físico de un modo muy diferente a la percepción visual de los diferentes colores del espectro.
Movimiento browniano:
Cuando una pequeña partícula se encuentra suspendida en un fluido, sufre un movimiento errático producido por los múltiples golpes aleatorios de las moléculas del fluido.
The Sounds of Science (by Margaret Schedel):
"Using sound to understand scientific phenomena is not actually new. Diarist Samuel Pepys wrote about meeting scientist Robert Hooke in 1666 that 'he is able to tell how many strokes a fly makes with her wings (those flies that hum in their flying) by the note that it answers to in musique during their flying.'"
"Even Galileo used sound, showing the constant acceleration of a ball due to gravity by using an inclined plane with thin moveable frets. By moving the placement of the frets until the clicks created an even tempo he was able to come up with a mathematical equation to describe how time and distance relate when an object falls."
"Sonification clearly enables scientists, musicians and the public to interact with data in a very different way, particularly compared to the more numerous techniques involving vision. Indeed, because hearing functions quite differently than vision, sonification offers an alternative kind of understanding of data (sometimes more accurate), which would not be possible using eyes alone. Hearing is multi-directional—our ears don’t have to be pointing at a sound source in order to sense it. Furthermore, the frequency response of our hearing is thousands of times more accurate than our vision. In order to reproduce a moving image the sampling rate (called frame-rate) for film is 24 frames per second, while audio has to be sampled at 44,100 frames per second in order to accurately reproduce sound. In addition, aural perception works on simultaneous time scales—we can take in multiple streams of audio data at once at many different dynamics, while our pupils dilate and contract, limiting how much visual data we can absorb at a single time. Our ears are also amazing at detecting regular patterns over time in data; we hear these patterns as frequency, harmonic relationships, and timbre."
The Sonification Handbook
Edited by Thomas Hermann, Andy Hunt, John G. Neuhoff
Summary
This book is a comprehensive introductory presentation of the key research areas in the interdisciplinary fields of sonification and auditory display. Chapters are written by leading experts, providing a wide-range coverage of the central issues, and can be read from start to finish, or dipped into as required (like a smorgasbord menu).
Sonification conveys information by using non-speech sounds. To listen to data as sound and noise can be a surprising new experience with diverse applications ranging from novel interfaces for visually impaired people to data analysis problems in many scientific fields.
This book gives a solid introduction to the field of auditory display, the techniques for sonification, suitable technologies for developing sonification algorithms, and the most promising application areas. The book is accompanied by the online repository of sound examples.
The sound of chaos (por Pablo Rodríguez Sánchez):
Un sistema caótico presenta un comportamiento que muchas veces suele representarse gráficamente:
Pero que también se puede escuchar:
Sonidos de ALMA:
Sonidos de ALMA es un punto de encuentro entre la radioastronomía captada por el Atacama Large Millimeter/submilliter Array (ALMA) y la música de quienes quieran crear obras a partir de observaciones del radiotelescopio más importante del mundo.
Nació de la inquietud recurrente de artistas y astrónomos por comprender y trascender el Universo. El proyecto germina junto con la llegada a Chile del festival de música e innovación Sonar+D: el ambiente perfecto para que astrónomos y músicos busquen un lenguaje común. Es así como la organización del festival propone el proyecto a ALMA y en conjunto dieron el primer impulso a la idea.
La tarea no fue fácil. Las ondas captadas por ALMA son de una naturaleza completamente distinta a la materia prima habitual de los músicos. El astrónomo de ALMA, Antonio Hales y el ingeniero de la Universidad de Chile, Ricardo Finger, debieron desarrollar un método que mantenga el origen cósmico en los sonidos creados.
Sonidos de ALMA es una iniciativa que busca interpretar y decodificar las frecuencias del Universo transformándolas en sonidos, para que realizadores de todo el mundo puedan componer, compartir y crear una comunidad unida por una búsqueda que ha cautivado al ser humano desde hace miles de años.
Creando los Sonidos de ALMA (por Antonio Hales y Ricardo Finger).
Transformar las ondas captadas por ALMA en sonidos no fue una tarea fácil. Las ondas sonoras tienen una naturaleza totalmente distinta de las ondas de radio y el desafío consistió en mantener el carácter cósmico y la rigurosidad científica al momento de hacer la transformación, considerando al mismo tiempo que los sonidos deben ser atractivos para los artistas y el público.
Los sonidos corresponden a una sonorización de espectros astronómicos captados por ALMA. En la primera etapa se usaron ondas provenientes de la nebulosa de Orión, captadas por el observatorio como parte de las observaciones de verificación científica efectuadas en enero de 2012 con solo 16 antenas. De este registro, creamos una sonorización de datos asociando una tonalidad diferente a cada una de las líneas espectrales emitidas por las moléculas presentes en la fuente astronómica. Así, las frecuencias e intensidades de cada línea molecular son convertidas en un espectro sonoro que mantiene las frecuencias e intensidades relativas del espectro proveniente desde el Universo.
Para facilitar el proceso creativo de los artistas, separamos los sonidos en 3 grupos según sus frecuencias: altos, medios y bajos.
La buena recepción del proyecto por parte de los artistas que han creado numerosas obras a partir de estos sonidos, nos motiva a seguir desarrollando nuevos a partir de otras fuentes astronómicas y crear un verdadero “Universo de sonidos”.
Un par de composiciones utilizando los sonidos de ALMA:
Una galería más completa: http://www.sonidosdealma.org/obras/
The song of a solar system, Trappist-1 (proyecto System-Sounds):
Trappist-1 es una estrella enana del tamaño de Júpiter en la que se han descubierto 7 exoplanetas de tamaño terrestre. Sus períodos orbitales son casi resonantes, es decir que presentan relaciones de fracciones simples. Ver artículo científico sobre el sistema Trappist-1: "CONVERGENT MIGRATION RENDERS TRAPPIST-1 LONG-LIVED", Daniel Tamayo, Hanno Rein, Cristobal Petrovich and Norman Murray.
Quantizer (CERN):
Es un proyecto que sonifica información en tiempo real proveniente de los diferentes detectores del experimento ATLAS en el CERN.
Artículo:
Juliana Cherston, Ewan Hill, Steven Goldfarb, Joseph A. Paradiso (2016).
"Sonification Platform for Interaction with Real-Time Particle Collision Data from the ATLAS Detector"
CHI EA '16 Proceedings, 1647-1653.
Hacer música con los datos de ATLAS:
CERN will be back at the Montreux Jazz Festival for its third annual workshop: 'The Physics of Music and The Music of Physics'.
No hay comentarios:
Publicar un comentario