'Fringe' Sains: Sains Bunyi Dalam Minda & Tubuh

Dalam episod kedua Fringe Walter, Peter dan Fauxlivia dipanggil untuk menyiasat adegan jenayah yang, di permukaan, kelihatan sebagai rompakan, kecuali beberapa butiran kecil: pencuri masih di rumah, mereka dibekukan jenis penglihatan, dan apa sahaja yang mereka cuba untuk mencuri hilang.

Pasukan mendapati objek yang dicuri adalah kotak yang memancarkan bunyi, meletakkan sesiapa di dalam pendengaran menjadi jejak, dan akhirnya, membunuh mereka. Lelaki yang mencuri itu pekak, yang menjelaskan mengapa dia tidak terjejas. Dengan menembak pistol berhampiran telinga Peter, Walter buat sementara melambangkannya, yang membolehkannya mencari kotak itu dan mematikannya.

Tidak ada mana-mana kotak muzik pembunuh dunia yang mempunyai keupayaan untuk meletakkan kita dalam keadaan catatonik sebelum membunuh kita (sekurang-kurangnya, sejauh yang kita tahu), tetapi bunyi mempunyai kesan yang mendalam pada otak dan badan kita.

Otak

Walaupun ia jauh dari mesin pembunuhan sonik, salah satu contoh yang paling menarik (dan agak misterius) dari kesan bunyi di otak adalah muzik.

Dalam bukunya Ini Adakah Otak Anda di Muzik, Daniel J. Levitin menerangkan tafsiran kita tentang bunyi dengan kata-kata ringkas, dengan mengatakan, "Suara disebarkan melalui udara oleh molekul bergetar pada frekuensi tertentu. Molekul-molekul ini membombardir gegendang telinga, menyebabkan ia menggeliat masuk dan keluar bergantung pada betapa kerasnya mereka memukulnya (berkaitan dengan kelantangan atau amplitud bunyi) dan seberapa cepat mereka bergetar (berkaitan dengan apa yang kita panggil padang)."

Dia terus menerangkan bagaimana otak kita menguraikan maklumat pendengaran untuk menentukan bunyi dari mana dan apa yang mereka maksudkan, dan bagaimana dan mengapa tanduk kereta mungkin membuat kita berwaspada sementara nota lambat boleh menjadi menenangkan.

Kami telah memecah otak dan muzik kita dengan lebih lanjut, dengan menyatakan bahawa struktur lagu adalah sebahagian besar daripada apa yang mempengaruhi otak kita dengan begitu mendalam sehingga ia menghasilkan tindak balas fizikal. Rahsia? Tekanan.

Struktur lagu dan makna yang kita letakkan di belakang lagu-lagu tertentu dapat menimbulkan tindak balas yang kuat apabila molekul-molekul itu membombardir gendang kami, memberi kita tenggorokan, palma berpeluh dan bahkan tergesa-gesa dopamine.

Levitin memperluaskan idea struktur, dengan mengatakan:

"Mungkin ilusi utama dalam muzik adalah ilusi struktur dan bentuk. Tidak ada apa-apa dalam urutan nota sendiri yang mencipta persatuan emosi yang kaya dengan muzik, tiada apa-apa tentang skala akord, atau urutan kord yang secara intrinsik menyebabkan kita mengharapkan resolusi. Keupayaan kami untuk memahami muzik bergantung pada pengalaman, dan struktur saraf yang dapat belajar dan mengubah suai diri dalam setiap lagu baru yang kami dengar, dan dengan setiap lagu baru mendengar lagu lama."

Badan

Walaupun bunyi mempunyai kuasa untuk mempengaruhi otak kita dengan begitu mendalam sehingga ia dapat menimbulkan tindak balas fizikal, kesan bunyi yang ada pada badan kita adalah satu perkara yang lain. Di sini kita bercakap bukan tentang tindak balas saraf yang menjadi fizikal, tetapi sejauh mana frekuensi dan kelantangan dapat mempengaruhi kita pada tahap fisiologi.

Dalam kutipan dari bukunya The Universal Sense: Bagaimana Mendengar Bentuk Pikiran yang muncul pada Sains Popular, Seth S. Horowitz membincangkan kesan fisiologi yang boleh didengar oleh badan kita. Secara lebih khusus, dia menangani infrasound, atau persoalan sama ada atau tidak bunyi akustik secara teori.

Infrasound adalah bunyi frekuensi rendah yang berada di bawah 20Hz, bermakna ia jatuh di luar jangkauan pendengaran manusia. Horowitz menegaskan bahawa bunyi ini - seperti mana-mana jenis bunyi lain akan mempunyai beberapa kesan yang berkuasa apabila ia menjadi julat decibel tinggi (140 dB dan seterusnya). Walaupun dia menyangkal kewujudan kajian bunyi yang serius dari seorang penyelidik Perancis yang bernama Vladimir Gavreau, dia menjelaskan bahawa infrasound mempunyai ciri-ciri yang tidak sepenuhnya memerintah sebagai senjata.

"Frekuensi rendah bunyi inframerah dan panjang gelombang yang sama akan menjadikannya lebih mampu melayang atau menembusi badan anda, mewujudkan sistem tekanan berayun," kata Horowitz. "Bergantung kepada kekerapan, bahagian tubuh yang berlainan akan bergema, yang mungkin mempunyai kesan tidak pandai yang luar biasa."

Dia menggunakan contoh bola mata anda, yang bergema 19Hz. Jika anda duduk di hadapan subwufer yang bermain nada pada 19Hz dan engkol sehingga 110 dB, anda mungkin mula melihat beberapa perkara yang benar-benar pelik - lampu berwarna dan mungkin angka bayangan. Walaupun pada jumlah yang agak normal, bola mata anda akan mula berkedut pada kekerapan itu.

Ia bukan hanya mata kita. Bekas daging kekok kami mempunyai semua jenis frekuensi resonan. Tengkorak kami (tolak daging dan otak), misalnya, mempunyai resonans akustik di 9 dan 12kHz, 14 dan 17kHz, dan 32 dan 38kHz. Untuk sebahagian besar, frekuensi tersebut tidak memerlukan peralatan yang sangat khusus untuk memancarkan. Jadi bolehkah mereka digunakan sebagai senjata untuk membuat kepala seseorang meletup?

Secara teorinya, mungkin, tetapi tidak sama sekali secara praktikal. Untuk tengkorak yang otak dan semua, perkara berubah.

"Malah, apabila kepala manusia yang hidup diganti untuk tengkorak kering dalam kajian yang sama," kata Horowitz, "puncak resonans 12kHz adalah 70 dB lebih rendah, dengan resonans paling kuat sekarang kira-kira 200Hz, dan walaupun itu adalah 30 dB lebih rendah daripada resonans tertinggi tengkorak kering. Anda mungkin perlu menggunakan sesuatu mengikut susunan sumber 240 dB untuk mendapatkan kepala untuk meresapi secara destruktif, dan pada masa itu ia akan menjadi lebih cepat untuk memukul orang di atas kepala dengan pemancar dan dilakukan dengannya."

Hanya untuk menggambarkan, ruang ujian akustik yang sangat khusus di Goddard Space Flight Centre NASA mampu menghasilkan bunyi sehingga 150 dB untuk ujian bunyi teruk seperti yang diberikan kepada James Webb Space Telescope. Jadi 240 dB? Itu sangat tinggi. Tidak betul-betul sesuatu yang mungkin dapat kita muat ke dalam kotak bunyi pembunuh.

Walaupun begitu, jelasnya bunyi itu boleh memberi kesan yang luar biasa kepada badan kita, walaupun kata bunyi terdiam senyap.