История
История акустики началась в VI веке до н.э. с изучения Пифагора и пифагорейцев, философия которых отождествляла структуру чисел со структурой физического мира. Они пришли к установлению существующих отношений между длиной вибрирующих струн и высотой звуков; они также создали одну из первых музыкальных шкал.
С пифагорейцами были очерчены две тенденции, характерные для ранних акустических исследований: музыкальная, интересующаяся физиолого-эстетическим аспектом, и физико-математическая, интересующаяся математическим и экспериментальным аспектом. Эти две тенденции нашли выражение в двух разных трактатах (Введение в гармонию и Раздел канона), ошибочно приписываемых Евклиду, который позже слился в Гармоники Птолемея. Из Героя (II век до н.э.) видно, что грекам было хорошо известно, что звук обусловлен вибрационным движением и ударами частиц воздуха.
По крайней мере, грубые знания о феномене рефлексии вытекают из формы греческого и последующего римского театра, мало чем отличающегося: центральный оркестр для хора, сцена для представления и сцены для зрителей, окружающие большую часть оркестра. От оркестра к зрителю пришел и прямой звук, и отраженный звук только один раз, вместе они все еще считались необходимыми и достаточными для приятного прослушивания. Римляне также были знакомы с явлениями эха, интерференции и реверберации. После римлян этот вопрос интересовал и Галилея, а также и его современника, француза Марин Мерсенн; они экспериментально определили математические соотношения между частотой, длиной, натяжением и массой вибрирующих струн.
Следующие исследования можно обобщить в следующих фразах: зарождение и первое развитие волновой теории, согласно которой звук распространяется продольными колебаниями среды (Ньютон, а точнее Гюйгенс в Traité de la lumière) и не распространяется в вакууме; теоретические исследования на струнах и других вибрирующих телах, таких как пластины (J. B. D'Alembert, D. Bernoulli, L. Euler, T. Young, E. F. Chladni); Изучение интерференционных и резонансных явлений и приобретение концепции анализа звука (Ж.-Б.-Ж. Фурье); работа лорда Рэяли, в основном касающаяся измерения и изучения физических величин, связанных со звуком, таких как звуковое давление и скорость вибрации. Схематически, до Лорда Рейли акустика в основном занималась изучением физического феномена и, в меньшей степени, физиологических аспектов.
В начале двадцатого века на акустику решающим образом повлияло введение электронных ламп, использование которых сделало возможным создание акустических систем, микрофонов, усилителей, магнитофонов для акустических и ультра-акустических частот. К предыдущим полям были добавлены электроакустика, ультраакустика, фометрия и комнатная акустика. Новые методы позволили расширить исследование от чистых и сложных звуков до звуковых феноменов любого рода, таких как импульсивные или иным образом непоследовательные. Все это коренным образом изменило исследовательские приборы акустики, а также ученных, которые из физика превратились, в определенной степени, в инженера-электроника. Это также спровоцировало глубокие концептуальные изменения с введением понятия "цепь" в распространении звуковой энергии.
Следующим шагом было распространение этих методов на изучение устройств, включающих преобразователи звуковой энергии в электрическую энергию, т.е. трансформаторы, в которых коэффициент преобразования содержит константу, выражающую изменение формы энергии. В то же время современное развитие науки о связи и электронике подчеркивает важность в сфере телекоммуникаций соотношения сигнал/шум, спектральной полосы пропускания и искажений. Поэтому понятие "распространение звуковой энергии" было заменено понятием "передача сигнала", который может проявляться в различных формах (звуковой сигнал, магнитный, электрический, электромагнитный), все из которых могут быть выражены в виде схемы и иметь определенные знаки общего характера (интенсивность, полоса пропускания, верность, объем передаваемой информации за определенный период времени). В этом смысле принципы науки о коммуникации и теории информации должны применяться к передаче сигнала, который является звуковым на определенном этапе: носитель, в котором передается сигнал, стал носителем, а точнее каналом информации.
Последний шаг в эволюции акустики был сделан, когда было осознано, что прежние принципы, хотя и в более сложной форме, могут быть применены и к явлениям, происходящим внутри уха, стимулируемым внешним звуком или шумом; иными словами, внешний звуковой сигнал преобразуется в механический сигнал в среднем ухе, поступает во внутреннее ухо через окно, где преобразуется в определенную вибрационную конфигурацию базилярной мембраны. В первом приближении эта конфигурация преобразуется в нервные разряды вдоль слухового нерва, которые при правильной кодировке переносят информацию в высшие центры головного мозга. Также было установлено, что при передаче сигналов от периферии к высоким мозговым центрам действует принцип двойственности и симметрии анализа времени и частоты сигнала любой формы (в нашем случае нерва). В случае кратковременных звуковых стимулов в слуховой системе происходят явления пространственно-временной интеграции, которые переводят предыдущую дуальность (см. слух). Из множества этих соответствий возникла возможность имитации нервных сетей с цепями; таким образом родились механические, электрические и электронные модели, не только среднего и внутреннего уха, но и нервной сети.
Проблемы акустики стали влиять на кибернетику, а значит и на бионику. Поэтому акустику, понимаемую в самом широком и современном смысле, можно рассматривать как междисциплинарную, в которой сходятся воедино вклады физики, электроники, биологии, физиологии и информатики.
