Что такое звук? Как человек воспринимает звук?

Что такое звук: определение понятия

Пение птицы: звуковые волны, создаваемые вибрацией голосовых связок

Мы живём в мире, в котором звук окружает нас повсюду: мы слышим красивую музыку, речь близких нам людей, а также множество самых разных шумов. А ещё мы не слышим множество окружающих нас звуков, поскольку наши органы слуха воспринимают не весь диапазон звуков. Так что же такое звук? Почему некоторые звуки мы слышим, а другие нет? Как возникает звук и как мы воспринимаем его?

Нет воздуха - нет звука

Молекулы воздуха заполняют всё пространство вокруг нас; без них не существовал бы звук

Звук напрямую зависит от воздуха. Хотя мы "уверены", что вокруг нас находится пустое пространство, всё же, оно полностью заполнено веществом, воздухом. Воздух состоит из молекул газа, мы не видим их невооружённым взглядом, но без них, мы бы не смогли прожить и нескольких минут. Согласно данным Колледжа наук о Земле и минералах, в одном кубическом сантиметре воздуха содержится несколько квинтиллионов молекул газа (10¹⁹).

Кроме того, если бы не было воздуха, не было бы и звука. В безвоздушном пространстве, в вакууме, звука нет.

Звук может передаваться не только через воздух, но и через жидкости, и даже, через твердые вещества. При этом скорость звука в воде примерно в 3 раза выше, чем в воздухе. В этой статье мы ограничимся тем, что рассмотрим возникновение и распространение звука в воздухе.

Как возникает звук?

Для того чтобы появился звук, какой-либо предмет должен начать вибрировать. Например, мембрана звуковой колонки, выхлопная труба автомобиля, голосовые связки человека или струны гитары. Вибрирующий предмет надавливает на находящиеся рядом с ним молекулы воздуха, смещая их.

Звуковые волны распространяются во всех направлениях от источника звука

Вибрация струны гитары и возникновение звуковой волны

Частицы воздуха начинают колебательные движения вперед-назад, затем они передают эти колебания находящимся рядом с ними частицам воздуха, а те в свою очередь своим соседям и т.д. Так в воздухе образуется звуковая волна, которая расходится от вибрирующего предмета во всех направлениях. Такую волну мы называем звуковой волной.

Звук - это невидимые волны, возникающие в воздухе, в результате вибрации или колебания какого-либо предмета.

ПРИМЕР. Представьте себе озеро в безветренную погоду. Мальчишка, находящийся на берегу озера, кидает в воду камень. Камень вызывает волны, которые расходятся по поверхности воды в разные стороны и вскоре достигают берега. Окружающее нас пространство подобно озеру, которое тоже заполнено, но не водой, а воздухом. Когда в этом пространстве что-то начинает вибрировать, например, струны гитары, в воздухе тоже возникают волны, которые мы не видим, однако эти волны мы можем слышать.

Звуковые волны от игры на музыкальном инструменте подобны волнам на поверхности воды

Волны на поверхности озера от падения камня, брошенного в воду

Как человек воспринимает звук

Колебания воздуха вперёд-назад достигает человека, который находится на пути распространения звуковой волны. Органы слуха человека улавливают колебания воздуха, определяют его характеристики и передают полученную информацию в мозг. Мозг человека обрабатывает эту информацию и формирует свое субъективное восприятие или понимание данного физического явления. В результате, некоторые звуковые колебания оцениваются и определяются нами как шум, другие - как музыка или человеческая речь.

Дэниел Левитин, когнитивный психолог и нейробиолог, в своей книге "На музыке. Наука о человеческой одержимости звуком", написал, что громкость и высота звука - феномены полностью психологические, т.е. во внешнем мире они не существует, а есть только в нашем восприятии.

Звук - это не только физическое явление (акустические волны), но и психофизиологический процесс.

Итак, звук, это не только физическое явление (акустические волны), но и психофизиологический процесс, в ходе которого, органы слуха регистрируют и передают мозгу информацию об акустических волнах, а мозг преобразует её в осмысленное восприятие и вызывает соответствующие чувства. Психофизиологический процесс - это процесс, в ходе которого происходит взаимодействие физиологических реакций человека (работа органов слуха и мозга) и его психики (сознание, мысли, чувства).

Звук, который мы слышим - это результат восприятия, анализа и интерпретации информации об акустических волнах, приобретший смысл и эмоциональную окраску.

Давая определение звуку, важно учесть наше восприятие этого физического явления. То, что в результате обработки мозга, мы воспринимаем сознанием как звук, отличается от того, что является физическим явлением, которое называется звуком. Если мы ничего не слышим, мы говорим "наступила тишина", звука нет. Однако звук может существовать, просто наши уши не улавливают его. Мы улавливаем звук только определенных физических характеристик. Подробнее о работе органов слуха, о том, как мы слышим, описано в отдельной статье на нашем сайте.

Основные характеристики, параметры звука

Звук, как физическое явление обладает различными физическими характеристиками, которые регистрируются нашими органами слуха и передаются мозгу. Кроме самих по себе характеристик звука, мозг анализирует и сравнивает полученные данные за период времени, отношение и изменение разных свойств звука, а также сравнивает полученные данные с уже имеющейся информацией в памяти. Рассмотрим далее, какие параметры есть у звуковой волны и как их интерпретирует наш мозг.

В следующей далее Таблице 1 указаны основные характеристики звука, единицы их измерения, доступный человеку диапазон и как данные характеристики звука воспринимаются нашим мозгом.

Таблица 1. Основные характеристики звука и их восприятие человеком

Подробнее об основных характеристиках звука и их восприятии человеком Вы можете узнать в отдельных статьях на нашем сайте.

Заключение

Звук - это не просто физическое явление, возникающее из-за вибрации предметов и как результат, колебания воздуха. Звук - это часть нашего повседневного восприятия мира. Он возникает постоянно и повсюду, но становится значимым лишь тогда, когда доходит до наших органов слуха и осознаётся мозгом. Для человека звук - это не просто вибрации, а средство общения, способ выражения эмоций и основа музыкального опыта.

Наше восприятие звука субъективно: одни и те же звуки могут восприниматься нами по-разному в зависимости от обстановки, опыта, здоровья и других причин. Мы не только слышим звук, мы чувствуем его, интерпретируем и придаём ему смысл. Именно поэтому звук играет такую важную роль в культуре, искусстве и жизни в целом.

Что такое звук: физическое явление и его удивительное восприятие человеком