«А ты послушал звон моих монет»
«Медведь на ухо наступил»
пословицы
Каждое из пяти чувств формирует картину нашего мира. Сегодня поговорим о слухе.
Человек имеет не самый острый слух на Земле. Многие животные слышат лучше и в более широком диапазоне, но слух всегда играл огромную роль в жизни древних людей. Способность уловить малейшие оттенки звука могла спасти от хищников и помочь на охоте. Времена изменились, но мы по-прежнему используем тонкий слух в самых разных областях человеческой деятельности.
Путевой обходчик
Все из нас слышали, как на стоянках поезда обходчик простукивает колеса. Космические корабли бороздят просторы Вселенной, Маск собирается покорять Марс, а колесные пары простукивают обычным молотком. Способ кажется архаичным и дедовским, но он прекрасно работает. Это один и примеров, когда звук дает интегральную оценку состояния объекта.
Трещина в колесе или буксовом узле неизбежно дает глухой звуки, который легко улавливает человеческое ухо. Сейчас есть много систем контроля, многие позволяют делать оценку состояния колесных пар «на ходу», но молоток обходчика не уходит из нашей жизни. Один легкий удар позволяет быстро и, почти, безошибочно получить информацию о состоянии объекта. На трещины звуком проверяют не только колесные пары.
Хрусталь и фарфор
Звук применяется для проверки посуды. Легкий удар палочкой и глухой звук предупредит о наличии трещины. Кроме того, звук может подсказать фаянс это или фарфор. Фарфор дает чистый и светлый звук, а фаянс глухой. Тренированное ухо может отличать один фарфоровый завод от другого. Звук отличает стеклянный бокал от хрустального, демонстрируя наличие добавок в стекло. Но не только стекло меняет звук от изменения состава материала.
Проверка денег
Римские аргироскопы* определяли подлинность денег и работы у них было много.
*Название данной профессии найдено только в русскоязычном сегменте Интернета.
Подделка монет началась сразу после их появления. Самые старые обнаруженные фальшивки копировали греческие серебряной монеты VI в. до н.э. Методов было много.
В монеты добавляли более дешевый металл, “портили монету”. Этим часто занималось само государство, но “что положено Юпитеру, не положено быку”.
Неблагородную основу обтягивали тонкой фольгой или оклеивали сусальными золотом.
При “огневом золочении” на основу наносилась ртутно-золотая амальгама. Нагрев испарял ртуть и золото прочно связывалось с основой. Таким методом позолочен купол Исакиевского собора в Санкт-Петербурге, большинство рабочих погибло от отравления парами ртути.
При электрохимисеском золочении монета погружалась в раствор солей золота. 19 век добавил к этим способам и электрохимическое золочение.
Методы определения фальшивок совершенствовались по мере их появления. Для одной монеты определить фальшивку можно было легко по методу Архимеда, через объем и плотность. Но через Рим шел огромный поток денег и нужен был быстрый и надежный способ отделения фальшивой монеты от настоящей.
И здесь нам на помощь снова пришел слух. Монету бросали на мраморную плиту и внимательно слушали звук, который она издавала. Для сравнения можно было всегда бросить оригинал, но опытные менялы и государственные служащие хорошо знали звук настоящих монет.
Этот метод подлинности был не единственным, но он позволял отсеять подавляющее большинство подделок без особых затрат.
Правдивость этих описаний решил проверить Арно Манас, историк Banque de France и научный сотрудник Сорбонны. Он изучил звуковой спектр, издаваемый настоящими и поддельными монетами.
Исследование велось на основе теория пластин Кирхгофа — Лява. Это двумерная математическая модель упругого тела, которая используется для определения напряжений и деформаций в тонких пластинах, подверженных действию сил и моментов при малых изгибах.
Теория предполагает, что срединная плоскость может использоваться для представления трёхмерной пластины в двухмерной форме.
Возможные частоты для монеты определяются следующими факторами
Shape factor — фактор формы, зависящий от геометрии монеты, в большинстве случаев это диск
Metal factor — фактор физических свойств металла
Eigenvalues — собственные значения частот зависящие от рисунка монеты. Зависят от направления
За образец была взята первая 20 франковая золотая монета Наполеона Бонапарта. Для сравнения звука использовались подлинные золотые монеты Швейцарии и Австро-Венгрии. Монеты подвешивали на нитке, ударяли по ним и замеряли частоту звучания монеты. Была определена основная частота каждой монеты в зависимости от варианта подвешивания и исследован спектр частот. (Прим. спектр частот вмещает в себя все частоты звучания отдельной монеты. Спектры могут отличаться в зависимости от монеты).
Исследование показало, что человеческое ухо различает сплавы золота у монет одинакового размера.
В Банке Франции хранятся подделки золотой 20-франковой французской монеты. Их собственная частота также была исследована.
Различия собственной частоты достигали одного герца с подлинной монетой и были хорошо слышны человеческим ухом.
На основании исследований Арно Манасом был сделан следующий вывод.
Поддельные монеты можно распознать при помощи звука двумя способами:
Для первого способа нужно бросить по очереди подозрительную и подлинную монету. Человеческое ухо может различать высоту звука и ноту, издаваемую каждой монетой при падении и сравнивать их. Этот способ сложен и требует абсолютного музыкального слуха, которым обладает менее 0,1% населения.
Второй метод проще и основан на относительной высоте звука. Вы трижды бросаете подозрительную монету, а затем подлинную. В этом случае большинство людей сможет уловить разницу в звуке.
Две подлинных монеты дадут четыре одинаковых ноты. Если если первая монета поддельная, последовательность должна звучать как вступление к пятой симфонии Бетховена (Та-Та- Та-Таа)…» Подлинная монета будет заметно отличаться по звучанию.
Древние менялы должны были иметь хороший музыкальный слух. Но не только звон монет может ласкать слух человека, своя музыка есть и у продуктов.
Слух и продукты.
Перед тем как изучать строение органов под микроскопом, кусочки тканей подвергают обработке. Немецкий биолог Франц Ниссль советовал просушить образец ткани, ориентируясь на время высыхания плевка на полу. Странный совет на самом деле комплексно учитывал температуру, влажность и движение воздуха.
Те же факторы влияют на созревание сыра. Для определения степени готовности «Пармезана» применяют звук. «Пармские слухачи» приезжают на сыроварни и простукивают каждую головку сыра. Если в нем нет пустот, трещин, звук равномерный и соответствует высоким стандартам, то на корку ставят клеймо «Parmigiano Reggiano». Не прошедшие тестирование головки сыра продаются по более низкой цене, как «твердый сыр».
Мы привыкаем к звукам, которые издают продукты. Шипение пузырьков в газировке, хруст чипсов или корочки свежего хлеба рассказывают нам об их качестве и состоянии. Звуки наполняют картину нашего мира, даже когда мы этого не осознаем.
Заключение
Слух может не является основой профессии, но помогать в работе. Опытные механики на слух определяют неполадки в двигателе. Водитель слышит, что в привычную мелодию работы автомобиля вклинился посторонний звук. Дежурного инженера поднимают с места незнакомые ноты в работе оборудования.
Звук еще приготовит нам новые открытия, а использование ИИ позволит выйти на новые горизонты.
- Arnaud Manas «The music of gold: Can gold counterfeited coins be detected by ear?» European Journal of Physics, July 2015 https://www.researchgate.net/publication/276297204_The_music_of_gold_Can_gold_counterfeited_coins_be_detected_by_ear
- «Препарат для микроскопирования – раз плюнуть” «Наука и жизнь» №10 1983 год