要素はどのように聞こえますか?

2023 年 3 月 26 日

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アメリカ化学会による

化学では He、Fe、Ca がありますが、do、re、mi はどうでしょうか? 元素周期表を見て最初に思い浮かぶのは、心に残る美しいメロディーではありません。 しかし、大学を卒業したばかりの男性は、データソニフィケーションと呼ばれる技術を使用して、要素から発せられる可視光をオーディオに変換し、要素ごとにユニークで複雑なサウンドを作成しました。 本日、研究者はインタラクティブな音楽周期表への第一歩を報告します。

研究者は、米国化学会 (ACS) の春季大会で研究結果を発表する予定です。 ACS Spring 2023 は、3 月 26 ～ 30 日にバーチャルと対面で開催されるハイブリッド ミーティングです。

以前、このプロジェクトの唯一の研究者である W. ウォーカー スミスは、音楽と化学に対する彼の情熱を組み合わせて、分子の自然振動を音楽作品に変換しました。 「その後、スカンジウムなどの元素によって放出される光の離散波長を視覚的に表現したのを見ました」とスミス氏は言います。 「それらはゴージャスで複雑だったので、『わあ、私もこれを本当に音楽にしたい』と思いました。」

要素は通電されると可視光を放射します。 この光は、複数の個別の波長または特定の色で構成され、各要素に固有の輝度レベルを備えています。 しかし、紙の上では、さまざまな元素の波長の集まりを視覚的に区別するのは困難で、特に遷移金属の場合、何千もの個別の色を持つ可能性があるとスミス氏は言います。 光を音の周波数に変換することは、人々が要素間の違いを検出する別の方法になる可能性があります。

ただし、周期表上の元素の音を作成することは以前にも行われていました。 たとえば、他の科学者は、伝統的なピアノの鍵盤で演奏される単音に最も明るい波長を割り当てました。 しかし、このアプローチでは、いくつかの元素によって放出される豊富な波長がわずか数音に縮小されてしまうと、現在インディアナ大学の研究者であるスミス氏は説明します。

元素スペクトルの複雑さと微妙なニュアンスをできるだけ保持するために、スミス氏は、化学科教授のデイビッド・クレマー博士や化学部門教授のチー・ワン博士など、インディアナ大学の指導教員に相談しました。ジェイコブズ音楽学校。 彼らの助けを借りて、スミスは各要素の光データを音符の混合物に変換するリアルタイム オーディオ用のコンピューター コードを構築しました。 離散的な色の波長は個々の正弦波となり、その周波数は光の周波数に対応し、その振幅は光の明るさに一致しました。

研究プロセスの初期段階で、クレマーとスミスは光と音の振動のパターンの類似性について議論しました。 たとえば、可視光の色では、紫は赤のほぼ 2 倍の周波数を持ち、音楽では周波数の 1 倍が 1 オクターブに相当します。 したがって、可視光は「光のオクターブ」と考えることができます。 しかし、このオクターブの光は可聴範囲よりもはるかに高い周波数にあります。 そこで、スミス氏は正弦波の周波数を約 10 ～ 12 下げて、人間の耳がピッチの違いを最も敏感に感じられる範囲にオーディオ出力を合わせました。

一部の要素には数百または数千の周波数があるため、コードによりこれらの音をリアルタイムで生成し、それらが混ざり合うときにハーモニーやビートパターンを形成することができました。 「その結果、水素やヘリウムなどの単純な元素は漠然と音楽のコードのように聞こえますが、残りの元素はより複雑な音の集まりになります」とスミス氏は言います。 たとえば、カルシウムは、周波数が相互作用することによって生じるリズムで鐘が鳴り響くように聞こえます。 他の要素からの音を聞いていると、スミスは安っぽいホラー映画で使用される音楽に似た不気味な背景ノイズを思い出しました。 彼は特に亜鉛という元素に驚きました。亜鉛はたくさんの色を持っているにもかかわらず、「ビブラートでメジャーコードを歌う天使の聖歌隊」のように聞こえました。