Tidsrejser og lyd – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

24. juni 2008

Tidsrejser og lyd

Hej Malte
Fornyligt læste jeg, at man i Frankrig har haft held med at afspille sandsynligvis verdens ældste lydoptagelse fra 1860 - sådan en "tidsrejse" er jo fascinerende, men kun mulig fordi at den gamle lyd er blevet gemt på et medie. I det her tilfælde en slags folie sværtet med sod fra en lampe.

Opdagelsen fik mig til at tænke på, at jeg engang har hørt - og her ved jeg ikke om det er en vandrehistorie, eller en fysisk sandhed - at lydbølger aldrig helt "forsvinder", men blot bliver svagere og svagere.

Teoretisk skulle man altså tro, at alt hvad der til alle tider er blevet sagt og udsendt, stadigvæk findes "derude", men altså i en stadig svagere og svagere form, og sikkert på vej væk fra afsenderen med lydens hastighed. Er dette korrekt eller blot en myte ? Hvis det passer, er det så muligt at adskille de allerede udsendte lydbølger og gendanne dem ?

Når jeg spørger, er det fordi, at jeg finder overvejelserne om tidsrejser fascinerende. Der er megen "science fiction" omkring det, og man kan vel ikke nogensinde forestille sig, at vi mennesker får mulighed for at "skrue tiden tilbage", og f.eks. genopleve / være tilstede som stof i tidligere livsperioder, endsige perioder fra før vores fødsel ... der er jo nogle problemer, f.eks. hvis man rejser tilbage i tiden og slår en af sine forældre eller bedsteforældre ihjel.

Men jeg kan forstå, at også seriøse forskere arbejde med teorier om ormehuller og andre "tidsmaskiner". 

Når man f.eks. betragter lyset fra en stjerne, som ligger tusinder af lysår væk, er dette "gamle" lys vel et udtryk for en form for "tidsrejse" i form af forlængst udsendte lysbølger, og på tilsvarende vis kan man måske forestille sig, at det er muligt at rejse "tilbage" ved at separere og forstærke gamle lydbølge og atter gøre dem hørlige ?!?

Mit hovedspørgsmål er : vil man i fysikkens verden definere en sådan mulighed som en "tidsrejse", og ligger det indenfor det tænkelige i en overskelig fremtid at gendanne lydbølger udsendt i en nær eller fjernere fortid ?

Mange venlige hilsener
H L

Hvis vi starter med stjernelyset. Om man vil kalde det for en tidsrejse, er en smags sag, men vi modtager stjernelys, som er dannet da universet var nyt.

Det kommer fra fjerne galeakser udsendt for mere end 10 milliarder år siden. Det lys viser altså noget om forholdene ved den galakse på det tidspunkt. Det anvendes til at søge at forstå universets udvikling.

Vi kan fra forskellige galakser se lys udsendt på et tidspunkt fordelt i tiden hele vejen fra dengang til i dag. Det er klart, at forholdene på det sted hvor lyset er udsendt fra, i dag er helt anderledes end da, men lyset fra i dag vil tage milliarder af år om at nå til, hvor vi er i dag (og når det når her, er solen udbrændt, og vi er ikke her mere, det tager nemlig kun ca. 4,5 milliarder år).

Ormehuller og tidsmaskiner som sætter os i stand til at rejse rundt i tiden, har ingen realitet i dag, men kan naturligvis have teoretisk interesse.

Lyden har det ikke på samme måde. For at lyd kan overføres skal der være stof, normalt luft men faste stoffer og væsker transmitterer også som bekendt lyd. Når lyd udsendes i et rum rammer det rummets vægge og kastes delvist tilbage. Lidt eller meget absorberes i materialet på vægge, lofter mm. Og bliver til varme.

Det betyder, at noget tabes ved hver tilbagekastning og lyden dør efterhånden ud normalt på tiendedele af sekunder. Hvis væggene er hårde f.eks. sten, mistes mindre, end hvis det er f.eks. fløjl eller glasuld. Derfor høres lyden længere i badeværelser eller opgange, man siger at der er længere efterklang f.eks. i visse kirker op til 16 sekunder.

Udendørs går det ikke bedre, lyden forsvinder i græs, træer eller aftager i alle tilfælde med kvadratet på afstanden. Her er der så også lyde fra vejret som ødelægger lydbilledet.

Lyden i luft er det man kalder kompressiosnbølger, dvs. det er ganske små over og undertryk. Molekylernes tilfældige bevægelser laver også naturligt små over og undertryk, og når lydbølgerne er dæmpet af vægge mm. til samme niveau som "støjen" fra de naturlige molekylbevægelser, er lyden borte for altid.

Vi kan altså ikke, selv med de følsomste mekanismer, høre Napoleons ordre ved Waaterloo i dag, så der er ingen tidsrejse af den art mulig. Det ville i øvrigt også stride imod noget man i fysikken kalder varmeteoriens hovedsætninger, men det er noget helt andet.

Skal vi gemme lyd skal det på et medie. Jeg ved, at man har undersøgt lerpotter lavet i fortiden på drejeskiver for lyd, idet man antog at lyde i værkstedet under drejningen kunne være blevet opbevaret på overfladen. Sidst jeg læste om det, var der ikke kommet noget ud af det. 

Fonografen kendes fra midt i 1800 tallet i alle tilfælde fra 1852. Det var en cylinderformig valse med en tynd metalfolie om senere en voksart, Man indspillede ved, at man i bunden af en tragt anbragte en membran med en nål. Lyde i tragten fik nålen til at vinge op og ned og lavede et spor i overfladen af cylinderen eller på metalfoliet.

Afspildning var på den tid umulig (vi kan afspille dem i dag, det er det der har været i pressen), de brugtes til analyse af lyd ud fra udseendet. I ca. 1860 lærte man, at de kunne afspilles på nogenlunde samme måde.

I 1877 gik Edison Compagni ind i sagen og gjorde apparatet mere almindeligt og købbart.

Omkring 1890 fremstillede E Berliner den første grammofon med flade plader. Det blev siden til det man i dag ville kalde en 78 plade dvs. en grammofon som drejede 78 omdrejninger i minuttet (shellakplader), derefter kom EP plader som drejede 45 omdrejninger i minuttet og til sidst LP plader på 33 omdrejninger i minuttet (begge vinyl).

En 30 cm plade (de store) kunne klare ca. 5 min. spilletid pr. side, en 25 cm plade ca. 3 minutter pr. side, mange melodier og sange lavet imellem 1900 og 1950 er derfor komponeret i den længde. 45 pladerne kom efterhånden til at rumme det dobbelte og store 33 pladerne ca. ½ time på hver side.

I midten af 1950-erne kom så stereoplader, hvor der er information i sporets sider, samtidigt kom grammofoner, som anvendte safir eller diamant-pickupper og ikke nåle. Senere kommer så båndmaskiner, kasettebånd, CD-ere, DVD-ere og nu hukommelseselementer, til opbevaring af lyd.

Af speciel dansk interesse bør nævnes, at opfinderen Valdemar Poulsen (1869 - 1942) i 1898 demonstrerede telegrafonen, som var en båndoptager, der som medium anvendte en tynd ståltråd. Systemet blev anvendt frem til 1950-erne med tråd (bl.a. af B&O).

Med venlig hilsen
Malte Olsen