最も身近な、目に見えない現象
私たちは、絶えず音に囲まれて生きています。人の声、音楽、街の喧騒、自然の音——。しかし、「音とは何か」と問われると、答えに詰まる人が多いのではないでしょうか。音は、目に見えません。触れることもできません。それでも、確かにそこにある。このコースでは、この最も身近で、しかし正体の見えにくい現象、音を、科学の目で読み解きます。音を波として理解すると、音楽の仕組みから、デジタル録音の原理まで、驚くほど多くのことが見えてきます。(なお、このコースは音の物理と技術を扱い、耳や聴覚の生物学的な仕組みは扱いません。)
音の正体は、空気の波
音の正体は、ずばり、波です。もう少し正確に言えば、物体の振動が、空気などの物質を伝わっていく波です。どういうことか、順に見ましょう。
何かが音を出すとき、そこでは必ず、何かが振動しています。声帯、楽器の弦、太鼓の膜、スピーカー——音源は、細かく震えています。この振動が、周りの空気を動かします。
- 物体が空気を押すと、その部分の空気は濃く(密に)なります
- 物体が戻ると、その部分の空気は薄く(疎に)なります
- この「濃い・薄い」の変化が、周りの空気へ、次々と伝わっていきます
このように、空気の濃淡の変化が、波となって伝わっていく——これが、音波です。池に石を投げると波紋が広がるように、音源の振動が、空気の波となって、四方に広がっていくのです。あなたの耳に音が届くのは、この空気の波が、届いているからです。目に見えないだけで、音とは、空気が波打っている状態なのです。
音は、何かを伝わっていく
音が「波」であり、「空気などの物質を伝わる」ということから、重要な性質が導かれます。それは、音は、それを伝える物質がなければ、伝わらない、ということです。
音を伝える物質を、媒質と呼びます。空気は、最も身近な媒質です。しかし、音は空気だけでなく、水の中でも、固体(壁や地面)の中でも伝わります。むしろ、水や固体のほうが、空気より速く音を伝えることが多いのです。糸電話で声が伝わるのは、糸(固体)が振動を伝えるからです。
逆に、媒質がなければ、音は伝わりません。その典型が、真空です。空気のない宇宙空間では、どれほど大きな爆発が起きても、音は伝わりません。宇宙が「静寂」なのは、このためです。SF映画で宇宙の爆発が「ドーン」と鳴るのは、実は科学的には正しくないのです。この性質は、光との大きな違いでもあります。光(電磁波)は、真空でも伝わり、だから太陽の光は宇宙を越えて地球に届きます。しかし、音は、必ず何かを伝わっていく波なのです。
波として捉える、という視点
音を「波」として捉える視点は、このコース全体の土台になります。波には、いくつかの基本的な性質があります——速さ、そして「どれくらい細かく振動するか」「どれくらい大きく振動するか」。次のレッスンで見るように、これらの波の性質が、音の高さや大きさ、音色を決めています。目に見えない音を、波という物理の言葉で捉えることで、音の世界が、理解できるものになるのです。身近な音を、科学の目で見る——それが、このコースの旅です。
ニュースで使う視点
騒音問題、防音、音響技術、超音波の利用——音に関わるニュースに触れるときは、「音は空気などを伝わる波である」という基本を思い出してみてください。音を波として理解すると、なぜ壁で音が遮れるのか、なぜ水中で音が使われるのかといったことが、腑に落ちます。次のレッスンでは、その波が、どうやって音の高さや音色になるのかを見ます。