עמוד הבית > אמנויות > מוסיקהעמוד הבית > מדעים > פיסיקה ומבנה החומר [כימיה] > גלים וקרינה
גליליאו צעיר בע"מ


תקציר
מאז ומתמיד הייתה המוסיקה חלק מגופנו, מנפשנו. בכל מקום, תמיד נשמעים סביבנו צלילים. ילדים צוחקים, רדיו פתוח, מישהו שׁוֹרֵק. מהם הצלילים, מאיפה הם מגיעים ואיך הם משפיעים על חיינו?



מאחורי הצלילים
מחברת: יעל קולטון


רוח שורקת, רדיו פתוח, ילדים צוחקים – כמעט בכל דבר בעולם אפשר למצוא מוסיקה • מהם, בעצם, צלילים, מאיפה הם מגיעים ומה הקשר שבין מוסיקה למדע? • תיכנסו לקצב

תמיד היא שם, מְלַטֶּפֶת ושקטה או פְּרָאִית ומסעירה. נעה עם גלי הים, שרה בין העצים, רוֹחֶשֶׁת עם הרוח - המוסיקה עוטפת אותנו ונוגעת מבפנים. בבטן, כשהוא עוד קטן, מְשַׁיֵּט הָעובָּר בְּמֵי הַשָּׁפִיר, נושם את נשימתה של אמו, מאזין לְלִבָּהּ, לקצב הקבוע של פעימתו. כשיהיה בן 3-8 שבועות יוכל להרגיש את הצליל שילווה אותו כל חייו: קול פעימות לבו.

מאז ומתמיד הייתה המוסיקה חלק מגופנו, מנפשנו. בכל מקום, תמיד נשמעים סביבנו צלילים. ילדים צוחקים, רדיו פתוח, מישהו שׁוֹרֵק. מהם הצלילים, מאיפה הם מגיעים ואיך הם משפיעים על חיינו?

לאן נעלמו הצלילים

מקורה של המילה "מוסיקה" במילה הַיְּוָנִית "מוסָּה" – כך, למעשה, כינו הַיְּוָנִים את הָאֵלוֹת הַמְּמונוֹת עַל הָאָמָּנויּוֹת. למוסיקה בְּיָוָן הָעַתִּיקָה הייתה חשיבות מיוחדת. המילה "מֶלוֹדְיָה", שבה אנחנו משתמשים עד היום, מקורה במילה היְּוָנִית "מֶלוֹס". הַיְּוָנִים האמינו כי חשוב שכל אדם יִלְמַד לשיר ולנגן.

הַפִילוֹסוֹף וְהַמָּתֶמָטִיקַאי הַיְּוָנִי פִּיתָגוֹרַס הסביר, כי כדי לשמור על נפש וגוף בריאים, יש להאזין לצלילים מוּסִיקָלִיִּים מדי יום. אולם, מהו צליל? יש המגדירים אותו כ"קול מוסיקלי", יש שמגדירים אותו כ"רושם שֶׁתְּהוּדָה עושה באוזן". בספרי מדע שונים ניתן למצוא הגדרות נוספות, בהן: "רֶטֶט שנוצר בחומר", "אות חשמלי, שמקורו בִּרְטִיטוֹת שהפכו לגַּלֵּי קוֹל" ועוד. ב"אֶנְצִיקְלוֹפֶּדְיָה למוסיקה, ספר המונחים" (בהוצאת יַבְנֶה) מוסבר, כי הקול הוא תחושה הנגרמת על ידי רטיטה. רטיטה זו עוברת לאוויר, שפועל על תּוף הַשֵּׁמַע שבאוזן. כך נגרם במוח גירוי וּמִתְהַווה התחושה המכונה "צליל". כדי להמחיש את הדברים אפשר לנסות להרעיד קוֹלָן (כלי המשמיע, בזמן הַקָּשָׁה, צליל קבוע. הקוֹלָן משמש לכיוון כלי נגינה), ולהקשיב לצליל שיוצרת הַרְעָדָתוֹ. לְהוֹלָכַת הקול דרוש אוויר, ואומנם, אם פעמון יוכנס לתוך צנצנת אטומה שאין בה אוויר, קולו לא יישמע. בוואקום (רִיק) אין מה שיגיב לרעידות ויוליך את הצליל, ולכן אי אפשר לשמוע אותו.

פיתגורס ואיינשטיין מנגנים

פְּרוֹפֶסוֹר אַבְרָהָם קָצִיר, פִיסִיקַאי וְראשׁ הַקְּבוּצָה לְפִיסִיקָה שִׁמּוּשִׁית בְּאוּנִיבֶרְסִיטַת תֵּל אָבִיב, מנגן בפסנתר מגיל שש, ומתברר שלא במקרה. קָצִיר: "מדענים רבים עוסקים במוסיקה. אביהם הרוחני הוא המדען המפורסם פִּיתָגוֹרַס, שהתעניין לא רק בְּגֵאוֹמֶטְרְיָה (ומצא את המשפט הקרוי על שמו), אלא גם במוסיקה, ואף ניגן בְּסִיטָרַה, כלי הדומה לְנֵבֶל. אַיְנְשְׁטֵיין ניגן בכינור, אביו של גָלִילֵאוֹ גָלִילֵי היה מוסיקאי מקצועי וגָלִילֵאוֹ עצמו התעניין במוסיקה. גם פִיסִיקַאים גדולים כמו נְיוּטוֹן, בְּרַנוֹלִי וְאוֹילֶּר התעניינו בקשר שבין פִיסִיקָה ומוסיקה".

הכל התחיל, כרגיל, ביוון. מספרים שפִּיתָגוֹרַס עבר פעם ליד חָרַשׁ בַּרְזֶל ושם לב שכששני פטישים מַקִּישִׁים יחד על מתכת, הקול שנשמע לא רק שאינו מפריע, אלא אפילו די נעים. הוא בדק ומצא, כי אחד הפטישים כבד בדיוק פי שניים מהאחר. פִּיתָגוֹרַס החליט לבדוק כְּלֵי פְּרִיטָה וגילה שקיים קשר מתמטי בין אורך המיתר, שעליו פורטים, ובין גובה הצליל: כשמתקיים יחס מסוים בין אורְכֵי הַמֵּיתָרִים, נוצרת הַרְמוֹנְיָה בין הצלילים. כך הפך פִּיתָגוֹרַס לראשון שהראה כי יש קשר הדוק בין מדע מדויק לבין מוסיקה.

לדברי פרופסור קָצִיר, בכל הנוגע למוסיקה, הַפִיסִיקָה נכנסת לתמונה ברגע שבו הָאָמָּן מניע את אצבעותיו ומתחיל לנגן: "הפִיסִיקָה מתייחסת לכלי שהאָמָּן מנגן עליו, לאופן הפקת הצלילים, להתפשטותם באולם ולהפיכתם לאותות חשמליים באוזן". את המוסיקה, הוא מסביר, אפשר לחלק לשלושה דברים מרכזיים: "הראשון מתייחס לַמְּחַבֵּר, לַלַּחַן ולכל מה ששייך לָאָמָּנוּת הַטְּהוֹרָה. השני הוא למעשה התהליך, שמתחיל כְּשֶׁהַמְּבַצֵּעַ מְנַגֵּן על הכלי וממשיך עד שהצלילים שהוא מפיק עוברים באוויר ומגיעים לאוזן המאזין. השלישי מִתְמַקֵּד בדרך שבה עוברים האותות מהאוזן ומגיעים למוח, שֶׁמְּפַעְנֵחַ אותם בתור צלילים. מַדְּעֵי הַמּוֹחַ, למשל, מתעסקים בתחום זה".

כמו גלים בים

הלכתם פעם לקוֹנְצֶרְט בְּהֵיכַל הַתַּרְבּוּת? אם כן, ודאי ראיתם על הבמה אדם המחזיק כינור, העשוי בעצם משני כְּפִיסֵי עֵץ (גִּזְרֵי עץ), עליהם מתוחים חוטי מתכת. אותו כַּנָּר מנדנד את החוטים בעזרת הקֶשֶׁת והכלי ממלא את האולם בצלילים. כל ילד יכול לקחת קופסת עץ, למתוח עליה חוט ולנסות לנדנד אותו. מה, בעצם, קורה כשהכנר מנגן? מיתרי הכינור מנדנדים את לוחות העץ, ואלה מנדנדים את האוויר באולם. התנודות, המתפשטות באוויר, מגיעות לעור התוף, שהוא קרום דק באוזן, ומנדנדות אותו. הדבר גורם לְמִשְׁלוֹחַ אוֹתוֹת חַשְׁמַלִּיִּים מהאוזן למוח, והמוח מְפָרֵשׁ את האותות כצלילים. הכינור, הַקֶּשֶׁת, הַמֵּיתָרִים, קופסת הכינור, הִתְפַּשְּׁטוּת התנודות באוויר וְהַתְּנוּדוֹת באוזן – זה הכל פִיסִיקָה".

פרופסור קָצִיר מסביר, כי הַכַּנָּר יכול לשנות את אורך המיתר הַמִּתְנוֹדֵד בעזרת לחיצה באצבעותיו, ובכך לשנות את הצליל. ומדוע קוראים לרטיטות "גַּלֵּי קוֹל"? לדבריו, "הדבר דומה לגלי הים: כשילד עומד בבריכת שחייה קטנה, למשל, ומנדנד את המים, לאט לאט נוצרים גלים. כשהוא נותן מכות בצד אחד של הבריכה, הגלים עוברים לצידה השני. מהם הגלים? המים העולים ויורדים. מספר הפעמים שבו הגל עולה ויורד בשנייה נחשב כּתֶדֶר. המרחק שבין שתי גבעות של מים הוא אורך הגל. באותו אופן, רטיטות גוף הכינור מניעות את האוויר קדימה ואחורה, האוויר מתכווץ ומתפשט ונוצרים בו גלים. במים - הגלים עולים ויורדים, ובאוויר - הלחץ עולה ויורד. אנחנו שומעים גלים שנעים בין 20 פעם בשנייה ועד 20,000 פעם בשנייה. אורך גלי הקול יכול להיות בין סנטימטרים למטרים. את הרעיון שהקול עובר באוויר כמו גלים במים הָגָה ב-200 לפני הספירה יווני בשם קַרִיסִיפוֹס".

איך נקבעת עוצמת הצליל?

פרופסור קָצִיר: "אם ילד יושב על נדנדה, למשל, ומישהו דוחף אותה קלות, הילד יזוז קדימה ואחורה. אם ידחפו את הנדנדה שוב ושוב, בדיוק בזמן הנכון - הילד יתנדנד גבוה יותר ויותר. לתופעה זו קוראים רֶזוֹנַנְס (תְּהוּדָה). כך גם בכינור: שני כפיסי העץ מתנהגים כמו נדנדה. אם מנדנדים אותם נכון - הם ינועו בעוצמה גדולה מאוד ויוכלו ליצור תנודות חזקות באוויר. אנו נפרש זאת כצליל חזק מאוד. בִּכְלֵי הַקָּשָׁה כמו תוף, למשל, יש קרום שמתנדנד וגורם לתנודות חזקות באוויר ולצליל חזק. גם בכלי הנשיפה יש משהו שמתנדנד. בִּקְלָרִינֶט, למשל, יש מעין לְשׁוֹנִית שֶׁהַמְּנַגֵּן מרעיד עם שפתיו. הלְשׁוֹנִית מניעה "עמוד אוויר" בתוך הכלי. ובקול האדם: בתחתית הגרון יש לוחיות שעשויות רקמה גמישה, והן מתנדנדות כשנושפים דרכן (כמו בכלי נשיפה). אלה מיתרי הקול שמנדנדים את האוויר בחלל הפה והאף, וכך נוצר הקול".

איך מתפשטים הצלילים?

לדברי קָצִיר, זה כבר עניין הקשור לאָקוּסְטִיקָה- מבנה האולם, האופן שבו קירותיו מחזירים את הצלילים. "אנחנו חושבים שאנחנו החכמים ביותר בהיסטוריה. אולם, היוונים הקדמונים, הצליחו, ללא מחשבים, הַי-טֶק או מטוסי סילון, לתרום תרומה עצומה לאנושות. זאת, הודות לנכס הגדול שהיה להם: המוח האנושי. בתקופת פִּיתָגוֹרַס נבנה, מַעֲרָבִית לְאָתוּנָה, אַמְפִיתֵאַטְרוֹן בעל 14,000 מקומות ישיבה. כשמישהו עומד על הבמה באַמְפִיתֵאַטְרוֹן הזה ומדליק גפרור או קורע נייר - קהל של 14,000 בני אדם יכול לשמוע זאת. מדובר בפלא אדיר, ועד היום אף אחד לא הצליח לבנות דבר דומה".

מַנְדּוֹלִינָה מִדְּלַעַת מְיובֶּשֶׁת

עֲמִית טִיפְנַבְּרוֹן, בן 37, הוא מוּסִיקַאי וּבוֹנֵה כְּלֵי קֶשֶׁת. בגיל שמונה התחיל לנגן בכינור ובגיטרה, ושנתיים לאחר מכן כבר בנה את כלי הנגינה הראשון שלו. טִיפְנַבְּרוֹן: "בניית כלי נגינה תמיד ריתקה אותי. בגיל עשר בניתי מעין מַנְדּוֹלִינָה מחצי דְּלַעַת מְיובֶּשֶׁת. בגיל 13, בשיעור מלאכה, בניתי גיטרה חשמלית מהלוח השבור של הסל בְּמִגְרַשׁ הַכַּדּוּרְסַל, עִם חוּטֵי דַּיִג וְרַמְקוֹל של טְרַנְזִיסְטוֹר בְּתוֹר מִיקְרוֹפוֹן". טִיפְנַבְּרוֹן אומר, כי את ההשראה קיבל בכיתה ג', כשהגיע לבית הספר אדם, שהציג בפני התלמידים כל מיני כְּלֵי פְּרִיטָה שבנה מֵאַרְגְּזֵי תַּפּוּזִים. "זה מאוד גירה לי את הדמיון. גם כשלמדתי לנגן - מלבד האימונים, רציתי מאוד גם לדעת מאיפה יוצא המיתר ולאן הוא מגיע".

מתי ידעת שתהפוך למוסיקאי מקצועי?

"כשהתחלתי ללמוד קוֹנְטְרָבָּס, בגיל 20, אצל נַגַּן הַפִילְהַרְמוֹנִית אֶלִי מָגֵן. הוא דחף אותי לעשות מִבְחֲנֵי קַבָּלָה לתזמורות, להשקיע, להתאמן ולהפוך את הנגינה למשהו רציני. בגיל 24 נסעתי לְהוֹלַנְד, ללמוד לנגן על כלי הנקרא וְיוֹלָה דֶּה גַּמְבָּה. שם פגשתי בונה כינורות שהסכים ללמד אותי בניית כלי קשת. למדתי אצלו ארבע שנים".

טִיפְנַבְּרוֹן מספר כי היה, למעשה, כמו שׁוּלְיָה (עוזר), מהסוג שהיה קיים בִּימֵי הַבֵּינַיִם. "למדתי את המקצוע באמצעות התבוננות, ועזרתי במה שיכולתי. שמעתי על הַפִילוֹסוֹפְיָה שמאחורי הבנייה ולמדתי להשתמש בכלים וּלְהַשְׁחִיז אותם. את כלי הנגינה בונים מעץ, שֶׁמְּעַבְּדִים בעזרת כלי עבודה ידניים (מסורים, מְפַסְּלוֹת, סכינים, מַקְצוֹעַ וכדו'), והדבר מַצְרִיךְ הבנה וידע רב מאוד. למדתי גם להכיר את סוגי העץ, מהם בנויים כלי הנגינה: עֵץ אַשּׁוּחַ, מֵיפֶּל (אֲדָר), פַלִיסַנְדֶּר וְאַבּוֹנִי (עץ שחור)".

למה כלי הנגינה עשויים דווקא מעץ?

טִיפְנַבְּרוֹן: "אפשר, למעשה, לבנות כלי נגינה מכל חומר קשיח וגמיש, אפילו מסוגים מסוימים של פלסטיק. הסיבה לשימוש בעץ היא הצליל המיוחד והיפה שמפיקים מכלי העשוי עץ. אנחנו, הבונים, מעוניינים לשחזר את אותו צליל, אליו הגיעו הבונים לפני 300 שנה ויותר. צליל כמו זה שאליו הגיע בּוֹנֵה הַכינּוֹרוֹת הַמְּפֻרְסָם אַנְטוֹניוֹס סַטְרַאדִיוַרַיוֹס, למשל".

טִיפְנַבְּרוֹן מוסיף, כי "את כלי הנגינה ניתן להשוות למערכת הַסְּטֶרֵיאוֹ שכולנו מכירים. לצורך השמעת צליל דרושים שלושה מרכיבים:

מְחוֹלֵל (גֶּנֶרָטוֹר) - מִיקְרוֹפוֹן/נַגַּן תַּקְלִיטוֹרִים
מַגְבֵּר - קולט את האותות החלשים שמופקים על ידי המְחוֹלֵל ומגביר אותם
רמקול - הופך את הזרם החשמלי לצלילים חזקים.

כלי הנגינה עובד באותה הדרך בדיוק, אלא ששלושת המרכיבים מצויים בו כיחידה אחת: בכינור, למשל, חיכוך הקשת במיתר יוצר רעידות המוגברות על ידי גוף הַתְּהוּדָה של הכינור ומופקות על ידי לוח הַתְּהוּדָה שלו".

כמה זמן לוקח לבנות כינור?

"מדובר בתהליך של חודש ימים לפחות. בנייה של וְיוֹלָה דֶּה גַּמְבָּה או צֶ'לוֹ יכולה להימשך בין חודשיים לשלושה, ובנייה של קוֹנְטְרָבָּס - חצי שנה".

קורה שהתוצאות מפתיעות?

"בהחלט. מספר המרכיבים שקובעים איך יישמע הכלי הוא עצום. על חלקם, כמו צורת הכלי למשל, ניתן לשלוט, אולם, גורמים אחרים, כמו התנהגות החומר, פחות צפויים. זה גורם לכך שאי אפשר לדעת בוודאות כיצד יישמע הכלי. יחד עם זאת, זה בסדר: כמו ששתי זמרות יכולות לשיר מצוין, ועדיין לכל אחת מהן יהיה צבע הקול המיוחד שלה".

לא חייבים תופים

ועכשיו קחו רגע את יד ימין, הניחו אותה מעל הלב והקשיבו למתרחש. אם אתם מאוד כועסים, תוכלו להרגיש את הלב שלכם פועם בחוזקה ובמהירות. לעומת זאת, אם אתם עייפים ודבר לא מציק לכם, רוב הסיכויים שפעימות לבכם יהיו איטיות ושקטות. הלב הוא כמו רְאִי: כשהרגשות שלנו סוערים, קצב פְּעִימוֹתָיו גּוֹבֵר והופך חזק ומהיר, ואילו כשאנחנו נינוחים ושקטים, גם קצב הלב מֵאֵט. לפעמים נדמה שהלב הוא בעצם תוף, ושיש שם, בפנים, מישהו שמתופף עליו, לפעמים בפראות, בסערת חושים, ולפעמים בעדינות, עד שהוא נרגע.

כל מי שראה הופעה של להקת "מָיוּמָנָה" יודע שכדי לתופף לא חייבים בהכרח תופים. מה רע בפחי זבל ענקיים, סכינים ומזלגות, קרשים, סירים ומחבתות?

אֵיְלוֹן נוֹפָר, בת 33, בת לאם שמנגנת על בַּנְג'וֹ וַחֲצוֹצְרָה ואב שמנגן על כפיות ומכופף אותן, היא אחת משני היוצרים שילדו את להקת "מָיוּמָנָה". לפני עשר שנים פגשה את בֹּעַז בֶּרְמָן ויחד הקימו את הַהֶרְכֵּב. נוֹפָר מספרת כי כבר בגיל 16 החלה לתופף: "שנינו (אני ובועז) מתופפים, זה חלק מהחיים שלנו. עבדנו עם אנשים מוכשרים ויצירתיים, וזה היה מעניין במיוחד, כי כל אחד מהם בא מרקע אחר: שחקן, רקדנית הִיפּ הוֹפּ, איש מחשבים, רַקְדָנִית פְלָמֶנְקוֹ, מוּסִיקָאִים. היינו מביאים רעיון, למשל סְנַפִּירִים, ואז מסתובבים בחדר החזרות עם סְנַפִּירִים במשך חודש ובודקים מה אפשר לעשות עם זה מבחינת הסיפור, הַמּוּסִיקָה, הַסָּאוּנְד, הַוִּיזוּאָלִיּוֹת. עכשיו אנחנו חושבים להקים להקת ילדי "מָיוּמָנָה", ובימים אלה עובדים על הרעיון".

ביבליוגרפיה:
כותר: מאחורי הצלילים
מחברת: קולטון, יעל
תאריך: ספטמבר 2004 , גליון 8
שם כתב העת: גליליאו צעיר : ירחון לילדים סקרנים
עורכת הכתב עת: פרידמן, מירית
בעלי זכויות : גליליאו צעיר בע"מ
הוצאה לאור: גליליאו צעיר בע"מ
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית