'Fringe' Science: Videnskaben om lyd i sind og krop

I den anden episode af Fringe tredje sæson, Walter, Peter og Fauxlivia, kaldes for at undersøge en forbrydelsesscene, som på overfladen ser ud til at være et røveri, med undtagelse af et par mindre detaljer: indbrudterne er stadig i huset, de er frosset i en slags trance, og hvad de forsøgte at stjæle er væk.

Holdet opdager det stjålne objekt er en boks, der udsender en lyd, sætter nogen indenfor arshot i et spor, og dræber dem til sidst. Manden der stjal det var døve, hvilket forklarer, hvorfor han ikke blev påvirket. Ved at skyde en pistol nær Peters ører, tyver Walter ham midlertidigt, hvilket gør det muligt for ham at finde boksen og deaktivere den.

Der er ikke nogen real-world killer musik kasser, der har evnen til at sætte os i katatonic tilstand før vi dræber os (i det mindste så vidt vi ved), men lyd har dybtgående virkninger på vores hjerner og vores kroppe.

Hjernen

Selvom det er langt fra en sonisk dræbemaskine, er en af ​​de mest interessante (og noget mystiske) eksempler på lydens effekt på hjernen musik.

I sin bog Dette er din hjerne på musik, Forklarer Daniel J. Levitin vores fortolkning af lyd i enkle ord og siger: "Lyden overføres gennem luften ved at molekyler vibrerer ved bestemte frekvenser. Disse molekyler bombarder trommehinden, hvilket får det til at vinge ind og ud afhængigt af hvor hårdt de rammer det (relateret til lydens lydstyrke eller amplitude) og hvor hurtigt de vibrerer (relateret til det, vi kalder tonehøjde)."

Han fortsætter med at forklare, hvordan vores hjerner dechifrer auditiv information for at bestemme, hvor lyde kommer fra, og hvad de betyder, og hvordan og hvorfor bilhorn kan gøre os opmærksomme, mens lange, langsomme noter kan berolige.

Vi har brudt ned vores hjerner og musik yderligere og bemærket, at sangstrukturen er en stor del af det, der påvirker vores hjerner så dybt, at det skaber et fysisk respons. Hemmeligheden? Stress.

Sangstrukturen og den betydning, vi sætter bag visse sange, kan fremkalde stærke svar, da disse molekyler bombarderer vores trommehinde, hvilket giver os gåsebumper, svedige palmer og endda en dopaminhastighed.

Levitin udvider ideen om struktur og siger:

"Måske er den ultimative illusion i musik illusionen af ​​struktur og form. Der er intet i en række sedler selv, der skaber de rige følelsesmæssige foreninger, vi har med musik, intet om en skala en akkord eller en akkordsekvens, som i grunden får os til at forvente en opløsning. Vores evne til at skabe mening for musik afhænger af erfaring og på neurale strukturer, som kan lære og ændre sig inden for hver ny sang, vi hører, og med hver ny lytning til en gammel sang."

Kroppen

Selvom lyd har magt til at påvirke vores hjerner så dybt, at det kan fremkalde et fysisk svar, kan den effekt, som lyden har på vores kroppe, helt andet. Her taler vi ikke om et neurologisk respons, der bliver fysisk, men i hvilken grad frekvens og volumen kan påvirke os på et fysiologisk niveau.

I et uddrag fra hans bog Den universelle sans: Hvordan høringer former Sindet der dukkede op Populærvidenskab, Seth S. Horowitz diskuterer de fysiologiske effekter, som lyden kan have på vores kroppe. Mere specifikt tackler han infralyd, eller spørgsmålet om, hvorvidt akustiske våben er teoretisk lydige eller ej.

Infrasound er lavfrekvent lyd, der er under 20Hz, hvilket betyder, at den falder uden for området for menneskelig hørelse. Horowitz påpeger, at denne lyd - ligesom enhver anden form for lyd, vil have nogle kraftfulde effekter, når den er i høje decibelområder (140 dB og derover). Selv om han debunker eksistensen af ​​nogle alvorligt uhyrlige lydstudier fra en fransk forsker ved navn Vladimir Gavreau, forklarer han, at infralød har egenskaber, der ikke helt udelukker det som et våben.

"Den lave frekvens af infrasonisk lyd og den tilsvarende lange bølgelængde gør det meget mere i stand til at bøje rundt eller trænge ind i din krop, hvilket skaber et oscillerende tryksystem," siger Horowitz. "Afhængigt af hyppigheden vil forskellige dele af din krop resonere, hvilket kan have meget usædvanlige ikke-hørlige effekter."

Han bruger eksemplet på dine eyeballs, som resonerer 19Hz. Hvis du skulle sidde foran en subwoofer, der spiller en tone ved 19Hz og vrider den op til 110 dB, kan du begynde at se nogle virkelig bizarre ting - farvede lys og måske skyggefulde figurer. Selv ved relativt normale mængder begynder dine øjne at ryste ved den frekvens.

Det er dog ikke kun vores øjne. Vores klumpede kødbeholdere har alle slags resonansfrekvenser. Vores kranier (minus kødet og hjernen) har for eksempel akustiske resonanser ved 9 og 12kHz, 14 og 17kHz og 32 og 38kHz. For det meste kræver disse frekvenser ikke meget specialiseret udstyr til udledning. Så kunne de blive brugt som et våben til at få hovedet til at eksplodere?

Teoretisk, måske, men slet ikke praktisk. For en kranium, der er hjerner og alt, ændres tingene.

"Faktisk, da et levende menneskeligt hoved blev erstattet af en tør kraniet i samme undersøgelse," siger Horowitz, "var 12 kHz resonanstoppen 70 dB lavere, med den stærkeste resonans nu på omkring 200 Hz, og selv det var 30 dB lavere end den højeste resonans af den tørre kraniet. Du ville sandsynligvis skulle bruge noget i rækkefølgen af ​​en 240 dB kilde for at få hovedet til at resonere destruktivt, og på det tidspunkt ville det være meget hurtigere at bare slå personen over hovedet med emitteren og gøres med det."

Bare for at illustrere er det højspecialiserede akustiske testkammer på NASAs Goddard Space Flight Center i stand til at producere lyde på op til 150 dB til alvorlige lydtests som den, der administreres til James Webb Space Telescope. Så 240 dB? Det er skørt højt. Ikke ligefrem noget, vi måske vil kunne passe ind i en dræber lydboks.

Alligevel er det klart, at lyden kan have utrolige effekter på vores kroppe, selvom de nævnte lyde er lydløse.