علم الصوت

مصدر صوت صناعي بكافة الاتجاهات في غرفة عديمة الصدى

فهم الصوت أوالصوتيات أوالسمعيات (بالإنجليزية: Acoustics)‏ هوفرع من العلوم المتعدد المبادئ الذي يهتم بدراسة الصوت، ما فوق الصوت، ما تحت الصوت، أوبشكل عام جميع الأمواج الميكانيكية للصوت في الغازات، السوائل والمواد الصلبة.

فهم الصوت هي العلوم التي تجمع وتتعامل مع الأمواج الصوتية ميكانيكيا في الغازات والسوائل والجوامد بما فيها الاهتزازات والصوتيات وما فوق الصوتيات وما تحت الصوتيات. والشخص الذي يعمل في هذا المجال يدعى عالم صوت أومهندس صوت, ويمكننا حتى نرى تطبيق هذا الفهم في أغلب حياة المجتمعات الحديثة. إذا حاسة السمع من أكثر الحواس الهامة لخاصية البقاء عند الأحياء, والنطق من أبرز مميزات الإنسان.

التاريخ

القديم

في القرن السادس قبل الميلاد أراد العالم اليوناني فيثاغورث (570 - 495 قبل الميلاد) حتى يعهد عن سبب الاختلاف بمقدار جمالية فواصل الأصوات اللحنية عن الأخرى (الفواصل اللحنية هي فرق النغمة بين طبقتين موسيقيتين أولحنين) ووجد أجوبته تبعا لنسب رياضية تمثل سلسلة النغمات الموسيقية على الوتر. ولقد فهم أنه عندما تكون أطوال الوتر المهتز تعبر عن نسب أعداد سليمة مثل 2 إلى 3, أوثلاثة إلى 4, تكون قد ولدت لحنا متناغما. على سبيل المثال: عند النقر على وتر نوتة (سي) يفترض أن يصدر نفس النوتة من وتر من اوكتاف أدنى. عندها الألحان التي ما بينهما يفترض أن تعطى بواسطة 16:9 لل(دي)، 8:5 لل(أي)، 3:2 لل (أف)، 4:3 لل(جي)، 6:5 لل (أاي)، و16:15 لل(بي) تصاعديا. لقد فهم أرسطو(384-322 قبل الميلاد) الأصوات التي تحتوي تمدد أوتقلص في الهواء. وقبل حوالي 20 سنة ما قبل الميلاد خط المهندس المعماري الروماني ماركوفيتروفيو(70 ق.م – 23م) دراسة عن خصائص فهم الصوت في المسرح وذلك تضمن نقاشات الممثلين والصدى واللإنعكاسات الصوتية. وذلك كان بداية فهم الصوت المسرحي.

الوسيط

درس إخوان الصفا (القرن الرابع الهجري، أي العاشر الميلادي) فهم الأصوات وفهم الموسيقى، وضمنوا خلاصة لآراء سابقيهم. عرَّفوا الصوت بأنه

قرع يحدث في الهواء من تصادم الأجرام وذلك لأن الهواء لشدة لطافته وسرعة حركة أجزائه يتخلل الأجسام كلها فإذا صدم جسم جسمًا آخر انسل ذلك الهواء من بينهما وتدافع وتموَّج إلى جميع الجهات وحدث من حركته شكل كروي واتسع كما تتسع القارورة من نفخ الزجاج (صانع الزجاج) فيها. وحدثا اتسع ذلك الشكل ضعفت حركته وتموجه إلى حتى يسكن ويضحمل

وقسموا الأصوات إلى الجهير والخفيف، والحاد والغليظ، وتتفق تقسيماتهم مع الفهم الحديث (الجهر والهمس والشدة والرخاوة). وعزوا ذلك إلى طبيعة الأجسام التي تصدر عنها هذه الأصوات، وإلى قوة تموج الأصوات بسببها. وفي اهتزاز الأوتار الصوتية ربطوا بين طول الوتر وغلظه وقوة شده أوتوتره. كما عللوا الصدى، وشرحه الجلدكي كيفياً لا قياسياً فيقول في أسرار الميزان

ليس المراد منه حركة انتنطقية من ماء أوهواء واحد بعينه بل هوأمر يحدث بصدم بعد صدم وسكون بعد سكون… والصدى يحدث عن انعكاس الهواء المتموج من مصادمة جسم عالٍ كجبل أوحائط، ويجوز ألا يقع الشعور بالانعكاس لقرب المسافة فلا يحس بتفاوت زماني الصوت وعكسه…

وقسّم إخوان الصفا أصوات الحيوان إلى

الصادرة عن ذوات الرئة (وتختلف نغماتها بأطوال أعناقها وسعة حلاقيمها وهجريب حناجرها وقوة دفع الهواء من أفواهها ومناخرها)
الصادرة عن ذوات الأجنحة عديمة الرئة؛ كالزنابير والجراد والصراصير، (وتنتج أصواتها عن تحرك الهواء بأجنحتها، كحال تحريك أوتار العيدان، ويعزى اختلاف أصواتها إلى لطافة أجنحتها وغلظها وطولها وسرعة حركتها)
الصادرة عن عديمة الرئة والأجنحة؛ كالأسماك والسلاحف والسرطانات، وتسمى الحيوانات الخرساء (وتختلف أصواتها باختلاف يبسها وصلابتها، وباختلاف أحجامها من حيث الكبر والصغر، والطول والقصر والسعة والضيق.)

الحديث

إن الفهم الفيزيائي لعمليات فهم الصوت قهمت بشكل متطور بعد الثورة الفهمية, وقد كان جاليليو(1564-1642م) والآخر مارين ميرسين (1588-1648م), ولكن بشكل منفصل, تم اكتشاف القوانين الكاملة للأوتار المهتزة – ليكملوا ما بدأه فيثاغورث وأتباعه قبل أكثر من 2000 سنة – فقد خط جاليليو" اصدر الأمواج الصوتية من اهتزازات جسم رنان والذي ينتشر في الهواء مارا بطبلة الأذن حتى يبدأ الدماغ بترجمة هذا الصوت". وتعد هذه الجملة أنها كانت بدأ فهمين: فهم الصوت الفيزيولوجي وفهم الصوت السايكولوجي.

وأما عن تجارب قياس سرعة الصوت في الهواء فقد تمت بنجاح ما بين 1630 و1680 عن طريق عدد من الدارسين وقد كان أبرزهم ميرسين. وأما نيوتن (1642-1727) فقد اكتشف علاقة سرعة الصوت في الجمادات وكان حجر الأساس في فهم الصوت المادي.