The properties of perception as observed phenomenally and as described by Gestalt theory are truly baffling when it comes to proposing a computational mechanism to account for those properties. However there is one physical phenomenon that exhibits exactly those baffling properties observed in perception, and that is the phenomenon of harmonic resonance, or the representation of spatial structure expressed as patterns of standing waves in a resonating system. This tantalizing similarity cannot be coincidental, considering that no other physical mechanism or phenomenon has ever been identified that exhibits these same enigmatic properties. The most remarkable property of harmonic resonance is the sheer number of different unique patterns that can be obtained in even the simplest resonating system. A pioneering study of more complex standing wave patterns was presented by Chladni (1787) who demonstrated the resonant patterns produced by a vibrating steel plate. The technique introduced by Chladni was to sprinkle sand on top of the plate, and then to set the plate into vibration by bowing with a violin bow. The vibration of the plate causes the sand to dance about randomly except at the nodes of vibration where the sand accumulates, thereby revealing the spatial pattern of nodes. This technique was refined by Waller (1961) using a piece of dry ice pressed against the plate, where the escaping gas due to the sublimation of the ice sets the plate into resonance, resulting in a high pitched squeal as the plate vibrates. Figure 1 (adapted from Waller 1961 P. 69) shows some of the patterns that can be obtained by vibrating a square steel plate clamped at its midpoint. The lines in the figure represent the patterns of nodes obtained by vibration at various harmonic modes of the plate, each node forming the boundary between portions of the plate moving in opposite directions, i.e. during the first half-cycle, alternate segments deflect upwards while neighboring segments deflect downwards, and these motions reverse during the second half-cycle of the oscillation. The different patterns seen in Figure 1 can be obtained by touching the plate at a selected point while bowing at the periphery of the plate, which forms a node of oscillation at the damped location, as well as at the clamped center point of the plate. The plate emits an acoustical tone when bowed in this manner, and each of the patterns shown in figure 1 corresponds to a unique temporal frequency, or musical pitch, the lowest tones being produced by the patterns with fewer large segments shown at the upper-left of figure 1, while higher tones are produced by the higher harmonics depicted towards the lower right in the figure. The higher harmonics represent higher energies of vibration, and are achieved by damping closer to the central clamp point, as well as by more vigorous bowing. There are many more possible patterns in a square plate than those depicted in figure 1, which would be revealed by suspending the plate without clamping, allowing patterns which do not happen to exhibit a node at the center of the square, and of course there are many more patterns possible in plates of different shapes (Waller 1961), and many more still in volumetric resonant systems such as a vibrating cube or sphere, which define three-dimensional subdivisions of the resonating volume, although these have not received much attention due to the difficulty in observing the standing wave patterns within a solid volume or volumetric resonant cavity. Faraday (1831) extended Chladni's phenomenon by observing standing waves on the surface of liquids, which produces geometrical arrays of standing waves on the surface of the fluid in the form of concentric rings, parallel ridges, grid and checkerboard patterns, arrays of cone-like points, and even brick patterns. This work has been extended more recently by Cristiansen et al (1992), Kumar & Bajaj (1995), Kudrolli & Gollub (1996), Kudrolli et al. (1998) and others, who have demonstrated patterns of equilateral triangles, regular hexagons, superlattice, and quasi-crystal array patterns by driving the oscillation of the fluid layer with a controlled waveform. Figure 2 shows some of the patterns produced by Kudrolli et al. It seems that this work is only touching the surface of the full potential of this phenomenon for producing complex geometrical patterns by relatively simple driving oscillations.
คุณสมบัติของการรับรู้เป็นที่สังเกตและเปรอะเปื้อนตามที่อธิบายทฤษฎีเกสตัลท์มีความยุ่งเหยิงอย่างแท้จริงเมื่อมันมาถึงการเสนอกลไกการคำนวณบัญชีสำหรับคุณสมบัติเหล่านั้น แต่มีหนึ่งในปรากฏการณ์ทางกายภาพที่แสดงว่าผู้ยุ่งเหยิงสังเกตคุณสมบัติในการรับรู้และที่เป็นปรากฏการณ์ของเสียงสะท้อนประสานหรือเป็นตัวแทนของโครงสร้างเชิงพื้นที่แสดงเป็นรูปแบบของคลื่นยืนอยู่ในระบบสั่น ความคล้ายคลึงกันนี้ยั่วเย้าไม่สามารถเป็นเรื่องบังเอิญพิจารณาว่าไม่มีกลไกทางกายภาพอื่น ๆ หรือปรากฏการณ์ที่เคยได้รับการระบุที่แสดงคุณสมบัติลึกลับเหล่านี้เหมือนกัน สถานที่ให้บริการที่โดดเด่นที่สุดของเสียงสะท้อนฮาร์โมนิเป็นจำนวนที่แท้จริงของรูปแบบที่ไม่ซ้ำกันแตกต่างกันที่สามารถรับได้แม้ในระบบสั่นง่าย การศึกษารูปแบบการบุกเบิกของคลื่นนิ่งที่ซับซ้อนมากขึ้นถูกนำเสนอโดย Chladni (1787) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงรูปแบบจังหวะที่ผลิตโดยเหล็กแผ่นสั่นสะเทือน เทคนิคที่นำมาใช้โดย Chladni คือการโรยทรายด้านบนของแผ่นและจากนั้นการตั้งแผ่นลงในการสั่นสะเทือนโดยโค้งด้วยธนูไวโอลิน การสั่นสะเทือนของแผ่นทำให้ทรายเกี่ยวกับการเต้นแบบสุ่มยกเว้นโหนดของการสั่นสะเทือนที่ทรายสะสมจึงเผยให้เห็นรูปแบบเชิงพื้นที่ของโหนด เทคนิคนี้ได้รับการกลั่นโดยวอลเลอร์ (1961) โดยใช้ชิ้นส่วนของน้ำแข็งแห้งกดกับแผ่นที่ก๊าซหนีเนื่องจากการระเหิดของน้ำแข็งชุดแผ่นเข้าไปในเสียงสะท้อนผลในการซัดทอดสูงแหลมเป็นแผ่นสั่น รูปที่ 1 (ดัดแปลงมาจากวอลเลอร์ 1961 พี 69) แสดงให้เห็นบางส่วนของรูปแบบที่สามารถหาได้โดยการสั่นสะเทือนแผ่นเหล็กสี่เหลี่ยมจับยึดที่จุดกึ่งกลางของ เส้นในรูปแทนรูปแบบของโหนดที่ได้รับจากการสั่นสะเทือนที่โหมดการประสานต่างๆของแผ่นแต่ละโหนดสร้างเขตแดนระหว่างส่วนของแผ่นเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงข้ามคือในช่วงครึ่งรอบแรกกลุ่มอื่นหันเหความสนใจขึ้นไปในขณะที่อยู่ใกล้เคียง ส่วนเบนเข็มลงและการเคลื่อนไหวเหล่านี้กลับในช่วงครึ่งรอบที่สองของการสั่น ที่แตกต่างกันรูปแบบที่เห็นในรูปที่ 1 สามารถรับได้โดยการสัมผัสแผ่นที่จุดเลือกในขณะที่โค้งที่ขอบของแผ่นซึ่งรูปแบบของการสั่นโหนดที่สถานที่หดหู่เช่นเดียวกับที่จุดกึ่งกลาง clamped ของแผ่น แผ่นเปล่งเสียงเสียงเมื่อคำนับในลักษณะนี้และแต่ละรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 1 สอดคล้องกับความถี่ชั่วคราวที่ไม่ซ้ำกันหรือสนามดนตรี, เสียงต่ำสุดที่ถูกผลิตโดยรูปแบบที่มีส่วนใหญ่น้อยแสดงที่ด้านซ้าย 1 รูปในขณะที่เสียงที่สูงขึ้นมีการผลิตโดยประสานภาพที่สูงขึ้นไปทางด้านขวาล่างในรูป ประสานที่สูงขึ้นเป็นตัวแทนของพลังงานที่สูงขึ้นของการสั่นสะเทือนและจะประสบความสำเร็จโดยการทำให้หมาด ๆ ใกล้ชิดกับจุดยึดกลางเช่นเดียวกับโค้งแข็งแรงมากขึ้น มีหลายรูปแบบที่เป็นไปได้มากขึ้นในแผ่นตารางกว่าผู้ที่ปรากฎในรูปที่ 1 ซึ่งจะได้รับการเปิดเผยโดยระงับแผ่นโดยไม่ต้องหนีบที่ช่วยให้รูปแบบที่ไม่ได้เกิดขึ้นที่จะแสดงโหนดที่ศูนย์ของตารางและแน่นอนมี รูปแบบอื่น ๆ อีกมากมายที่เป็นไปได้ในจานของรูปทรงที่แตกต่างกัน (วอลเลอร์ 1961) และอื่น ๆ อีกมากมายยังคงอยู่ในระบบจังหวะปริมาตรเช่นก้อนสั่นหรือทรงกลมซึ่งกำหนดเขตการปกครองแบบสามมิติของปริมาณการสะท้อนเหล่านี้แม้ยังไม่ได้รับความสนใจมากเนื่องจากการ ความยากลำบากในการสังเกตรูปแบบของคลื่นยืนอยู่ภายในปริมาณของแข็งหรือโพรงจังหวะปริมาตร ฟาราเดย์ (1831) ขยายปรากฏการณ์ Chladni โดยการสังเกตคลื่นยืนอยู่บนพื้นผิวของของเหลวซึ่งเป็นผู้ผลิตอาร์เรย์เรขาคณิตยืนคลื่นบนพื้นผิวของของเหลวในรูปแบบของแหวนสันเขาขนานตารางและรูปแบบตารางหมากรุกอาร์เรย์ของรูปกรวยเหมือน จุดและแม้กระทั่งรูปแบบอิฐ งานนี้ได้รับการขยายเมื่อเร็ว ๆ นี้โดย Cristiansen, et al (1992), มาร์และ Bajaj (1995), และ Kudrolli Gollub (1996), Kudrolli et al, (1998) และคนอื่น ๆ ที่ได้แสดงให้เห็นรูปแบบของรูปสามเหลี่ยมด้านเท่าหกเหลี่ยมปกติ superlattice และรูปแบบอาร์เรย์กึ่งผลึกโดยการขับรถการสั่นของชั้นของเหลวที่มีสัญญาณควบคุม รูปที่ 2 แสดงให้เห็นบางส่วนของรูปแบบที่ผลิตโดย Kudrolli et al, ดูเหมือนว่างานนี้เป็นเพียงการสัมผัสพื้นผิวของศักยภาพของปรากฏการณ์นี้ในการผลิตรูปแบบเรขาคณิตที่ซับซ้อนโดยการขับรถแนบแน่นค่อนข้างง่าย
การแปล กรุณารอสักครู่..
