การเกิดบีตส์ คือ อะไร

เหนือเสียงดนตรี: พบกับปรากฏการณ์ “บีตส์” (Beats)

เสียงดนตรีที่ไพเราะจับใจ ไม่ได้เกิดขึ้นจากความเรียบง่ายเสมอไป เบื้องหลังความงามนั้น ซ่อนเร้นปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ที่น่าสนใจ นั่นคือ “บีตส์” (Beats) ปรากฏการณ์ที่เราสามารถรับรู้ได้ด้วยหูของเราเอง แต่ความเข้าใจในกลไกเบื้องหลังกลับชวนให้เราทึ่ง

บีตส์มิใช่เสียงดนตรีชิ้นใหม่ หรือเครื่องดนตรีชนิดใด แต่เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากการ แทรกสอด (Interference) ของคลื่นเสียงสองคลื่นที่มีความถี่ใกล้เคียงกัน เมื่อคลื่นทั้งสองเดินทางมาพบกัน พวกมันจะรวมตัวกัน ส่งผลให้ความดังของเสียงเปลี่ยนแปลงไปเป็นจังหวะ ดังขึ้นและเบาลง สลับไปมาอย่างเป็นจังหวะ จังหวะนี้เองที่เราเรียกว่า “บีตส์”

ลองนึกภาพคลื่นน้ำสองลูกที่เคลื่อนที่มาตัดกัน ถ้าคลื่นทั้งสองมีจุดสูงสุด (Crest) มาบรรจบกัน คลื่นรวมจะมีความสูงมาก แต่ถ้าจุดสูงสุดของคลื่นหนึ่งมาบรรจบกับจุดต่ำสุด (Trough) ของอีกคลื่นหนึ่ง คลื่นรวมจะมีความสูงต่ำ คลื่นเสียงก็ทำนองเดียวกัน เมื่อคลื่นเสียงสองคลื่นที่มีความถี่ใกล้เคียงกันซ้อนทับกัน จะเกิดการเสริมกันและหักล้างกันเป็นจังหวะ ส่งผลให้ความดังของเสียงเปลี่ยนแปลงขึ้นลงเป็นจังหวะ ความถี่ของบีตส์นี้จะเท่ากับ ค่าความแตกต่าง ของความถี่ของคลื่นเสียงทั้งสอง

ความสามารถของหูมนุษย์ในการรับรู้บีตส์นั้นมีข้อจำกัด เราจะรับรู้บีตส์ได้อย่างชัดเจนเมื่อความแตกต่างของความถี่ของคลื่นเสียงทั้งสองไม่เกินประมาณ 7 เฮิรตซ์ (Hz) ถ้าความแตกต่างของความถี่มากกว่านี้ เราจะไม่ได้ยินจังหวะการดังเบาที่ชัดเจน แต่จะได้ยินเป็นเสียงที่มีความถี่สูงต่ำผสมปนเปกันไป

ตัวอย่างที่พบได้ง่ายของบีตส์คือเสียงจากสองเครื่องดนตรีที่เล่นโน้ตเดียวกัน แต่มีการปรับเสียงไม่ตรงกันเล็กน้อย หรืออาจเกิดจากการเล่นโน้ตที่ใกล้เคียงกัน เช่น โน้ตโดที่เล่นจากเครื่องดนตรีสองชิ้นที่มีความถี่แตกต่างกันเล็กน้อย จะทำให้เราได้ยินเสียงดังเบาเป็นจังหวะ หรือแม้แต่การร้องเพลงสองเสียงที่ความถี่ใกล้เคียงกัน ก็อาจทำให้เกิดบีตส์ได้เช่นกัน

นอกจากการสร้างความไพเราะทางดนตรีแล้ว ปรากฏการณ์บีตส์ยังมีประโยชน์ในด้านอื่นๆ เช่น การปรับแต่งเครื่องดนตรี การตรวจจับความบกพร่องของเครื่องจักร หรือแม้แต่ในทางการแพทย์ การทำความเข้าใจบีตส์จึงไม่เพียงเป็นการเรียนรู้ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ แต่ยังเป็นการเปิดประสบการณ์ใหม่ในการรับรู้ความงามซับซ้อนของเสียงดนตรี และธรรมชาติที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังความไพเราะนั้น