تويت
دراسة الصوت
الأفكار المبكرة:
بدأت دراسة الصوت في العصور القديمة. فقد أجرى فيثاغورث، الفيلسوف وعالم الرياضيات الإغريقي، تجارب على الأصوات التي تحدثها الخيوط المهتزة منذ القرن السادس قبل الميلاد. ويقال إن فيثاغورث هو الذي اخترع الصونومتر، وهو مقياس الصوت الذي يستخدم لدراسة الأصوات الموسيقية. ★ تَصَفح: الصونومتر. وفي نحو عام 400 قبل الميلاد، ذكر عالم إغريقي اسمه أرشيتاس أن الصوت ينتج عن حركة جسم يصطدم بآخر. وبعد نحو 50 عامًا، ذَكر الفيلسوف الإغريقي أرسطو أن الصوت يُحمل إلى آذاننا بوساطة حركة الهواء. ومنذ ذلك الحين، وحتى نحو 1300م، لم تجر في أوروبا أبحاث علمية تذكر. غير أن العلماء في العالم العربي والإسلامي والهند، طوّروا بعض الأفكار الجديدة عن الصوت بدراسة الموسيقى واستحداث نظم في نظرية الموسيقى.
الصوت عند العرب:
قدم إخوان الصفا في القرن الرابع الهجري، العاشر الميلادي، موجزًا شاملاً في علم الأصوات وعلم الموسيقى، وعرفوا الصوت بأنه "قرع يحدث في الهواء من تصادم الأجرام... وأنه يتموج إلى جميع الجهات". كما قسموا الأصوات إلى أربعة أنواع: جهيرة وخفيفة وحادة وغليظة وعزوا ذلك إلى طبيعة الأجسام وقوة تموج الأصوات. وقد أبان ابن سينا في رسالة له بعنوان أسباب حدوث الحروف بأن الصوت ينتج عن تموج الهواء دفعة وبقوة وسرعة. ولم تقف إسهامات العلماء العرب عند تعريف الأصوات بل تعدت ذلك إلى أن طبقوا مبادئ علم الفيزياء في الأصوات على الموسيقى وذلك نحو عام 425هـ، 1033م. ★ تَصَفح: العلوم عند العرب والمسلمين (الفيزياء).
النظرية الموجية:
تعني النظرية الموجية "أن الصوت ينتقل على شكل موجات" وقد سبق العلماء العرب والمسلمون غيرهم في الإشارة إلى هذا المفهوم، غير أن العلماء الأوروبيين لم يشرعوا في تجارب موسعة عن طبيعة الصوت إلا في أوائل القرن السابع عشر الميلادي. ففي تلك الفترة تقريبًا، وضَّح الفلكي والفيزيائي الإيطالي جاليليو بالتجربة أن تردد موجات الصوت هو الذي يحدد طبقته. لقد قام بحك قاطعة ذات أسنان على سطح لوح من النحاس فأحدث صوتًا حادًا، ثم ربط بين مسافة الأخاديد التي تركتها الأسنان على اللوحة وطبقة الصوت الحاد الذي نتج عنها.
وفي نحو عام 1640م، تمكن مارن ميرسين، وهو عالم رياضيات فرنسي، من إجراء أول قياس لسرعة الصوت في الهواء. وبعد نحو عشرين عامًا، أثبت الكيميائي والفيزيائي الأيرلندي روبرت بويل تجريبيًا أن موجات الصوت لابد أن تنتقل في وسط. وقد برهن بويل على أنه لا يمكن سماع صوت جرس داخل جرة أفرغ منها الهواء بقدر الإمكان. وفي أواخر القرن السابع عشر الميلادي، صاغ العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن علاقة تكاد تكون صحيحة بين سرعة الصوت في وسط وبين كثافة الوسط وقابليته للانضغاط.
وفي منتصف القرن الثامن عشر الميلادي، أوضح دانيال برنولي، وهو رياضي وفيزيائي سويسري، أن الخيوط يمكن أن تهتز عند أكثر من تردد في نفس الوقت. وفي أوائل القرن التاسع عشر، طوّر رياضي فرنسي اسمه جان بابتيست فورير طريقة رياضية، يمكن أن تستخدم لتحليل موجات الصوت المعقدة إلى النبرات البسيطة التي تتكون منها. وفي الستينيات من القرن التاسع عشر الميلادي درس هيرمان فون هيلمولتز، وهو فيزيائي ألماني، تداخل موجات الصوت، وإنتاج الضربات وعلاقة كل منهما بإحساس الأذن بالصوت.
التطورات الحديثة:
تأسس جزء كبير من علم الصَّوتيات الحديث على مبادئ الصوت الموجودة في كتاب نظرية الصوت الذي ألفه الفيزيائي البريطاني البارون رايلي في عام 1878م. ورغم أن الكثير من خصائص الصوت معروفة منذ ذلك الوقت الطويل، إلا أن علم الصَّوتيات استمر يتوسع في مناطق جديدة. وفي الأربعينيات من القرن العشرين، وضح جورج فون بيكيسي، وهو فيزيائي أمريكي، كيف تميِّز الأذن بين الأصوات. وفي الستينيات من القرن العشرين توسع علم الصَّوتيات سريعًا استجابة للاهتمام المتزايد بتأثيرات التلوث الضجيجي الفيزيائية والنفسية الضارة.
وشملت بحوث علم الصَّوتيات في سبعينيات القرن العشرين، دراسة الاستخدامات الجديدة للموجات فوق الصوتية وتطوير معدات فوق سمعية أفضل. وخلال أوائل الثمانينيات، شمل البحث أجهزة أفضل لإعادة إنتاج الصوت وتطوير الحواسيب التي تستطيع أن تفهمه وتعيد إنتاجه. كما درس مهندسو علم الصَّوتيات الاستخدامات الممكنة للموجات تحت الصوتية، أي الصوت الذي يكون تردده أقل من مدى السماع البشري.
الأفكار المبكرة:
بدأت دراسة الصوت في العصور القديمة. فقد أجرى فيثاغورث، الفيلسوف وعالم الرياضيات الإغريقي، تجارب على الأصوات التي تحدثها الخيوط المهتزة منذ القرن السادس قبل الميلاد. ويقال إن فيثاغورث هو الذي اخترع الصونومتر، وهو مقياس الصوت الذي يستخدم لدراسة الأصوات الموسيقية. ★ تَصَفح: الصونومتر. وفي نحو عام 400 قبل الميلاد، ذكر عالم إغريقي اسمه أرشيتاس أن الصوت ينتج عن حركة جسم يصطدم بآخر. وبعد نحو 50 عامًا، ذَكر الفيلسوف الإغريقي أرسطو أن الصوت يُحمل إلى آذاننا بوساطة حركة الهواء. ومنذ ذلك الحين، وحتى نحو 1300م، لم تجر في أوروبا أبحاث علمية تذكر. غير أن العلماء في العالم العربي والإسلامي والهند، طوّروا بعض الأفكار الجديدة عن الصوت بدراسة الموسيقى واستحداث نظم في نظرية الموسيقى.
الصوت عند العرب:
قدم إخوان الصفا في القرن الرابع الهجري، العاشر الميلادي، موجزًا شاملاً في علم الأصوات وعلم الموسيقى، وعرفوا الصوت بأنه "قرع يحدث في الهواء من تصادم الأجرام... وأنه يتموج إلى جميع الجهات". كما قسموا الأصوات إلى أربعة أنواع: جهيرة وخفيفة وحادة وغليظة وعزوا ذلك إلى طبيعة الأجسام وقوة تموج الأصوات. وقد أبان ابن سينا في رسالة له بعنوان أسباب حدوث الحروف بأن الصوت ينتج عن تموج الهواء دفعة وبقوة وسرعة. ولم تقف إسهامات العلماء العرب عند تعريف الأصوات بل تعدت ذلك إلى أن طبقوا مبادئ علم الفيزياء في الأصوات على الموسيقى وذلك نحو عام 425هـ، 1033م. ★ تَصَفح: العلوم عند العرب والمسلمين (الفيزياء).
النظرية الموجية:
تعني النظرية الموجية "أن الصوت ينتقل على شكل موجات" وقد سبق العلماء العرب والمسلمون غيرهم في الإشارة إلى هذا المفهوم، غير أن العلماء الأوروبيين لم يشرعوا في تجارب موسعة عن طبيعة الصوت إلا في أوائل القرن السابع عشر الميلادي. ففي تلك الفترة تقريبًا، وضَّح الفلكي والفيزيائي الإيطالي جاليليو بالتجربة أن تردد موجات الصوت هو الذي يحدد طبقته. لقد قام بحك قاطعة ذات أسنان على سطح لوح من النحاس فأحدث صوتًا حادًا، ثم ربط بين مسافة الأخاديد التي تركتها الأسنان على اللوحة وطبقة الصوت الحاد الذي نتج عنها.
وفي نحو عام 1640م، تمكن مارن ميرسين، وهو عالم رياضيات فرنسي، من إجراء أول قياس لسرعة الصوت في الهواء. وبعد نحو عشرين عامًا، أثبت الكيميائي والفيزيائي الأيرلندي روبرت بويل تجريبيًا أن موجات الصوت لابد أن تنتقل في وسط. وقد برهن بويل على أنه لا يمكن سماع صوت جرس داخل جرة أفرغ منها الهواء بقدر الإمكان. وفي أواخر القرن السابع عشر الميلادي، صاغ العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن علاقة تكاد تكون صحيحة بين سرعة الصوت في وسط وبين كثافة الوسط وقابليته للانضغاط.
وفي منتصف القرن الثامن عشر الميلادي، أوضح دانيال برنولي، وهو رياضي وفيزيائي سويسري، أن الخيوط يمكن أن تهتز عند أكثر من تردد في نفس الوقت. وفي أوائل القرن التاسع عشر، طوّر رياضي فرنسي اسمه جان بابتيست فورير طريقة رياضية، يمكن أن تستخدم لتحليل موجات الصوت المعقدة إلى النبرات البسيطة التي تتكون منها. وفي الستينيات من القرن التاسع عشر الميلادي درس هيرمان فون هيلمولتز، وهو فيزيائي ألماني، تداخل موجات الصوت، وإنتاج الضربات وعلاقة كل منهما بإحساس الأذن بالصوت.
التطورات الحديثة:
تأسس جزء كبير من علم الصَّوتيات الحديث على مبادئ الصوت الموجودة في كتاب نظرية الصوت الذي ألفه الفيزيائي البريطاني البارون رايلي في عام 1878م. ورغم أن الكثير من خصائص الصوت معروفة منذ ذلك الوقت الطويل، إلا أن علم الصَّوتيات استمر يتوسع في مناطق جديدة. وفي الأربعينيات من القرن العشرين، وضح جورج فون بيكيسي، وهو فيزيائي أمريكي، كيف تميِّز الأذن بين الأصوات. وفي الستينيات من القرن العشرين توسع علم الصَّوتيات سريعًا استجابة للاهتمام المتزايد بتأثيرات التلوث الضجيجي الفيزيائية والنفسية الضارة.
وشملت بحوث علم الصَّوتيات في سبعينيات القرن العشرين، دراسة الاستخدامات الجديدة للموجات فوق الصوتية وتطوير معدات فوق سمعية أفضل. وخلال أوائل الثمانينيات، شمل البحث أجهزة أفضل لإعادة إنتاج الصوت وتطوير الحواسيب التي تستطيع أن تفهمه وتعيد إنتاجه. كما درس مهندسو علم الصَّوتيات الاستخدامات الممكنة للموجات تحت الصوتية، أي الصوت الذي يكون تردده أقل من مدى السماع البشري.