فیزیک صوت و امواج
بر پایه‌ی ۷ منبع علمی

صدا چطور به گوش ما می‌رسه؟

نیم‌رخ سر یک زن با برشی از جمجمه که مغز را سر جای خودش نشان می‌دهد؛ موج صدا از پشت سر به گوش می‌رسد، از راه گوش به پرده‌ی گوش، سه استخوان ریز و حلزون پیچ‌خورده‌ی پر از مایع زیر خود گوش می‌رود و پیامش از راه عصب شنوایی به بخش شنوایی مغز، درست بالای گوش، می‌رسد.
۳ دقیقه کاوش آخرین به‌روزرسانی: ۲۵ مهر ۱۴۰۵
مفهوم‌های این کاوش پرده‌ی گوش حلزون گوش سلول مویی
این کاوش را چطور دوست داری دنبال کنی؟ ۴ ارائه‌ی دیگر در راه‌اند
نوشتار ۳ دقیقه کاوش
در حال خواندن
روخوانی نوشتار هنوز آماده نیست
به‌زودی

پاسخ کوتاه صدا یعنی لرزش. وقتی کسی حرف می‌زنه، هوای کنار دهنش هی فشرده و باز می‌شه و این فشردگی مثل موج جلو می‌ره، بدون این‌که خود هوا راه بیفته. موج به پرده‌ی گوش می‌خوره و تکونش می‌ده. سه تا استخوان خیلی ریز این تکون رو قوی‌تر می‌کنن و به حلزون گوش می‌رسونن، یه لوله‌ی پیچ‌خورده‌ی پر از مایع. اون‌جا هر نقطه به یه زیر و بمی گوش می‌ده و سلول‌های ریزی لرزش رو به پیام برقی تبدیل می‌کنن. این پیام به مغز می‌ره و تازه اون‌جاست که صدا، صدا می‌شه.

صدا یعنی لرزش

دستت رو بذار روی گلوت و یه چیزی بگو. اون لرزشی که زیر انگشتت حس می‌کنی، خودِ صداست. تارهای صوتی‌ت، یا پرده‌ی یه بلندگو، هوای کنارشون رو هی فشرده می‌کنن و ول می‌کنن. حالا ببین چه اتفاقی می‌افته: هر تکه هوا تکه‌ی کناریش رو هل می‌ده و خودش برمی‌گرده سر جاش. مثل یه فنر بلند که یه سرش رو هل بدی؛ فشردگی تا اون سر می‌ره، ولی هیچ حلقه‌ای از جاش جدا نمی‌شه.

برای همین صدا بدون ماده راه نمی‌ره. فضا خالیه و هوایی نیست که تکون بخوره، پس اون‌جا صدایی به کسی نمی‌رسه. فضانوردها فقط داخل سفینه، که هوا داره، می‌تونن با هم حرف بزنن. ولی صدا از آب رد می‌شه، و حتی تندتر. هرچی یه ماده سفت‌تر باشه و سخت‌تر فشرده بشه، لرزش زودتر از یه ذره به ذره‌ی بعدی می‌رسه. در آب، صدا حدود ۱۴۸۰ متر در ثانیه می‌دوه.

سرعت صدا در هوای بیست درجه ۳۴۳ متر بر ثانیه یعنی داد کسی که اون سر یه زمین فوتبال وایساده، کمتر از یه ثانیه بعد به تو می‌رسه.

پرده و سه استخوان

موج از سوراخ گوش تو می‌ره، از یه لوله‌ی کوتاه رد می‌شه و می‌خوره به پرده‌ی گوش. پرده مثل پوست یه طبل تکون می‌خوره. پشتش سه تا استخوان خیلی ریز لرزش رو دست‌به‌دست می‌کنن.

سؤال اینه که چرا لرزش مستقیم نمی‌ره سراغ ته گوش. چون ته گوش پر از مایعه، و وقتی صدای توی هوا به سطح یه مایع می‌خوره، بیشترش برمی‌گرده و وارد نمی‌شه. استخوان‌ها این مشکل رو حل می‌کنن. پرده‌ی گوش خیلی بزرگ‌تر از کف آخرین استخوانه، و نیرویی که روی یه سطح بزرگ جمع شده، روی یه سطح کوچیک فشار میاره. مثل پونز: با یه فشار معمولی شست، نوک تیزش می‌ره توی چوب. استخوان‌ها هم لرزش رو قوی‌تر می‌کنن تا از هوا به مایع برسه.

صدایی که از هوا مستقیم به مایع بخوره، بیشترش برمی‌گرده. پرده‌ی گوش خیلی بزرگ‌تر از کف آخرین استخوانه؛ استخوان‌ها نیرویی رو که روی پرده پخش شده روی یه سطح کوچیک جمع می‌کنن، و لرزش قوی‌تر وارد مایع ته گوش می‌شه.
یک واژه پرده‌ی گوش (Eardrum) پرده‌ی نازکی ته لوله‌ی گوش که با رسیدن موج صدا می‌لرزه و لرزش رو به استخوان‌های پشتش می‌ده.

حلزون گوش

آخرین استخوان مثل یه پیستون به یه لوله‌ی پر از مایع ضربه می‌زنه. این لوله حلزون گوشه، که دو دور و نیم دور خودش پیچیده. مایع موج برمی‌داره و یه موج روی نوار نازکی می‌دوه که سرتاسر لوله کشیده شده.

حالا ببین چه اتفاقی می‌افته: موج همه‌جا یک‌اندازه نیست. هر صدا یه جای مشخص از نوار رو بیشتر از همه تکون می‌ده؛ صداهای زیر نزدیک شروع لوله، صداهای بم طرف تهش. یعنی تقسیم کار. هر تیکه از نوار فقط به یه زیر و بمی گوش می‌ده. اولین کسی که این موج رو با قطعیت نشون داد، گئورگ فون بکشی بود. در آزمایشگاه تلفن مجارستان کار می‌کرد و براش جالب بود که گوش از بهترین گوشی تلفن هم بهتر کار می‌کنه. برای همین کشف جایزه‌ی نوبل گرفت.

روی نوار، سلول‌های مویی نشستن. نوار که بالا و پایین می‌ره، موهای ریزشون خم می‌شه، دریچه‌هایی باز می‌شه و یه پیام برقی ساخته می‌شه. بعضی‌هاشون صداهای آروم رو خودشون تقویت می‌کنن. برای همین گوش تکون‌هایی رو حس می‌کنه که فقط کمی از لرزش همیشگی و بی‌هدف ذره‌ها بزرگ‌ترن.

اگه حلزون گوش رو باز کنیم، یه نوار بلند می‌بینیم. هر صدا یه جای مشخص از این نوار رو بیشتر از همه تکون می‌ده: صدای زیر نزدیک شروع لوله، صدای بم طرف تهش. مغز از این‌که کجای نوار لرزیده، می‌فهمه صدا چقدر زیر یا بم بوده.
یک واژه سلول مویی (Hair cell) سلولی در حلزون گوش با موهای خیلی ریز روی سرش؛ وقتی موها خم می‌شن، لرزش به پیام برقی تبدیل می‌شه.

آخر راه، در مغز

پیام برقی از راه عصب شنوایی به مغز می‌رسه. تا این‌جا هرچی بود، لرزش و موج و برق بود. فقط در مغزه که این‌ها می‌شن صدایی که می‌شناسیم و معنیش رو می‌فهمیم: صدای دوستت، یه آهنگ، یه کلمه. این‌که مغز دقیقاً چطور از این پیام‌ها صدای آشنا می‌سازه، خودش داستان جداییه.

گوش سالم لرزش‌هایی رو می‌شنوه که از حدود بیست بار تا بیست هزار بار در ثانیه تکون می‌خورن. و سلول‌های مویی آدم، برخلاف پرنده‌ها و قورباغه‌ها، دوباره درنمیان. هر کدوم که از کار بیفته، برای همیشه رفته. برای همین صدای خیلی بلند، اگه مدت زیادی بشنوی‌ش، می‌تونه شنوایی‌ت رو برای همیشه کم کنه. قدم بعدی ساده‌ست: دفعه‌ی بعد که توی یه جای خیلی پرسروصدا بودی، یادت باشه اون سلول‌ها یدکی ندارن.

صدا لرزشیه که از هوا به پرده‌ی گوش می‌رسه، سه استخوان ریز قوی‌ترش می‌کنن، در حلزون گوش هر زیر و بمی جای خودش رو پیدا می‌کنه و سلول‌های مویی اون رو به پیام برقی تبدیل می‌کنن. صدایی که می‌شنویم، همون پیامه وقتی به مغز می‌رسه.

این پاسخ از کجا آمده

هر چیزی که بالا خواندی از این ۷ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینک‌ها همین‌جاست.

۷ منبع
۱ NIDCD, How Do We Hear? پاسخ کوتاه، بخش «پرده و سه استخوان»، «حلزون گوش» و «آخر راه، در مغز» نهاد رسمی ۲ Neuroscience Online (UTHealth), Chapter 12, Auditory System بخش «پرده و سه استخوان»، «حلزون گوش» و «آخر راه، در مغز» — بازه‌ی شنوایی نهاد رسمی ۳ OpenStax University Physics Volume 1, 17.1 Sound Waves پاسخ کوتاه و بخش «صدا یعنی لرزش» نهاد رسمی ۴ OpenStax University Physics Volume 1, 17.2 Speed of Sound بخش «صدا یعنی لرزش» — سرعت صدا در هوا و آب نهاد رسمی ۵ Acoustics Today, Georg von Békésy (Elle O'Brien) بخش «حلزون گوش» — کار بکشی و جایزه‌ی نوبل رسانه‌ی علمی ۶ NASA Goddard Cosmicopia, Sound in Space (Eric Christian, 2001) بخش «صدا یعنی لرزش» — صدا در فضا نهاد رسمی ۷ NIDCD, Noise-Induced Hearing Loss بخش «آخر راه، در مغز» — آسیب صدای بلند نهاد رسمی