トーク:高等学校物理/物理I/波/音波と振動

合唱による音量増大のパラドックスの元ネタは『東大オタク学講座』

まず、Nermer314が消したのはコレ↓

2022年6月30日 (木) 03:09時点における版 編集 59.166.170.28 (トーク)

=== 音による音の打ち消しは可能か？ ===

波長より遥かに狭い空間で位相反対の音を重ね合わせると、その空間ではできる。
大音響でない限り、音は重ね合わせの理が成り立つので、消したい音と逆の位相の音を加えればよい。
高級車の場合、エンジンの低周波音の逆位相の音をスピーカから出して、騒音を弱くす様にしている。
最近は良いドライブ感覚を得る為に逆に音を加えている車種も見受けられる。
車内の消音は高い周波数に関しては、空間が広い為無理だが、運転者だけと限定するなら3kHz程度まで可能。
ノイズキャンセリング・ヘッドホンは耳と言う小さな空間なので、比較的高い周波数まで、本来なら入ってくる外部ノイズを消して、音楽のみが聞こえるようにしている。
高速道路の車の騒音をその逆位相の音をスピーカから出し消そうとする試みもされているが、対象の空間が広いので、騒音を消すと言うより、騒音を増やすだけとなっている。、



:※ 啓林館の数学IIの検定教科書で、音どうしの打ち消し機械についての言及の存在を確認（※　啓林館『詳説 数学II 改訂版』、平成29年月14日 検定版、150ページ）。

一般に、向きの異なる2つの正弦波が重なったとき、それぞれの正弦波には変位が正の場合もあれば負の場合もあるから、タイミングによっては音が打ち消しあう可能性もありうる、・・・と、科学などでは一般的には考えられている。

しかし、現実として、例えば読者が子供のころに小学校・中学校などの音楽の時間などに合唱をしたとき、クラスメイトどうしの声と声とが打ち消しあって音量が小さくなるなんて場面、遭遇したことがないだろう。

この一方で、音によって音を打ち消す研究なども既に1990年代には製造業などによって行われており、実際に実証実験なども公開されていた。（たとえば1990年代の科学番組の『ビートたけしの万物創世記』で、音によって音を打ち消す機械装置が、テレビ放映された事がある。）

2010年代後半（※ 2019年の本文を記述）の現代では、たとえば検定教科書の啓林館『詳説 数学II 改訂版』（150ページの三角関数の単元の章末コラム）では、音によって音を打ち消す機械が「開発」されていると書かれており、ヘッドホンの性能向上のために、周囲の雑音をひろって、その音と反対の位相の音を出すことで雑音を低減する技術があると、啓林館は報告している。この原理によるノイズキャンセリングヘッドホンが2000年にBOSEから発売され、今日では多くの製品が市販されている。


合唱による音量増大の事実のいっぽうで、音声打ち消し装置を製造できるという事実もあり、あたかも反する事実どうしが混在するかに見える。これは波のコヒーレンス（可干渉性）を正しく考慮する事で理解される。

Nemerの書き換えはこれ↓

2022年9月10日 (土) 05:32時点における版 編集 取り消し 感謝 Nermer314 (トーク | 投稿記録)

=== 音による音の打ち消し ===
音は重ね合わせの原理が成り立つので、外界の音の逆の位相の音を加えれば、音を打ち消すことができる。
高級車の場合、エンジンの低周波音の逆位相の音をスピーカから出して、騒音を弱くする様にしている。
車内の消音は高い周波数に関しては、空間が広い為無理だが、運転者だけと限定するなら3kHz程度まで可能。
ノイズキャンセリング・ヘッドホンは耳と言う小さな空間なので、比較的高い周波数まで、本来なら入ってくる外部ノイズを消して、音楽のみが聞こえるようにしている。

いろいろとNermer314氏の編集方針には疑問があります。 たとえば、啓林館の検定教科書の出典の情報を消したり、出典のとぼしいエンジンの話を残したり、意味不明です。

自動車エンジンの話をしていると思えば、急にイヤホンの話になったりと、文脈も良く分かりません。

ところで、消された側の記述への疑問ですが、

合唱による音量増大の事実のいっぽうで、音声打ち消し装置を製造できるという事実もあり、あたかも反する事実どうしが混在するかに見える。これは波のコヒーレンス（可干渉性）を正しく考慮する事で理解される。

とか書いてありますが、本当にそうなんでしょうかね？

合唱による音量増大のパラドックスについては、これは元ネタがあって、1990年代の『東大オタク学講座』（岡田斗司夫 著）にある波動についての話です。

当時、オカルト系の伝聞を物理学的に反証・検証しようというブームがあって（たとえば早稲田大学の大槻教授とか典型）、そういう一貫でオカルト系の人の言う「波動」を物理学的に考察する際に理系サイドから出てきたのが、合唱による音量増大のパラドックス。『と学会』あたりのトンデモ本批判のアレです。

少なくとも、私が東大オタク学講座を読んだ範囲では、もっと慎重に未知の可能性も考えていましたが・・・。

誤解しないように言うと、岡田がそう考えていたのではなく、脚注の参考文献の物理学者あたりが慎重に考えていたという事です。

私からすれば、音は流体でもあるし、私はそんなに簡単に音については波の性質だけを強調できませんわ。大学の音響工学の研究室でも、もっと材料力学とか使って、色々と考察してますよ。そんなに波の性質だけで理解できるような単純なものじゃないでしょう。

高校レベル・大学教養では波の性質までの理解で十分ってだけです。

まあ、音を波動だと仮定して計算した場合は、合唱は合成波による振幅の増大として解釈すれば、確かに合唱の音量増大の結果に合致しますが。

あと、1999年くらいだったか、当時の偏差値高い大学の物理学科のゼミで、トンデモ本を反面教師に、トンデモ本のどこがどう間違ってるかを議論しようというゼミをしている教授がいまして、そういう事例が「と学会」側の書籍でも紹介されていたり。

たとえばトンデモ本の主張する「永久機関」の設計図を例に、なぜこれが永久機関になってないかを計算して導出するゼミとかあったり。たぶん、その少しあとの「と学会」側の書籍でも似たような事例が紹介されてるかと思います。

それらを参考に上述の合唱の音量増大パラドックスを書いたのが背景事情です。

東大生（ただし岡田の講義を聞くのは主に文系かと）や高偏差値大の物理学科の学生のほうが、頭いいでしょうから。--すじにくシチュー (トーク) 2023年11月6日 (月) 01:17 (UTC)

あと、消したのはNermer314氏よりも前の人ですが、テレビ番組『ビートたけしの万物創成期』での音波の話も消されているし。まあ、テレビ番組のほうはDVD化とかされてないし、脚色とかも在りうるので、こっちは出典を消すのはやむを得ないですが。--すじにくシチュー (トーク) 2023年11月6日 (月) 01:42 (UTC)