Daan vraagt Jan

Waar leg jij je kamerplanten te luister?

Daan van Eijk. Beeld Maartje Geels

Daan van Eijk en Jan Beuving vormden samen het (wetenschaps)cabaretduo Jan & Daan. Jan is wiskundige en theatermaker. Daan is natuurkundige aan de University of Wisconsin in Madison, VS. Om de week stellen zij elkaar hier een vraag.

Dag Jan,

Veel mensen denken dat Thomas Edison de eerste mens was die een geluidsopname maakte. Hij was de uitvinder van de fonograaf, een apparaat waarmee je geluid niet alleen kon opnemen, maar het ook weer opnieuw kon afspelen. In 1878 maakte hij een beroemde opname waarop te horen was hoe hij de eerste regels van het Engelse kinderliedje 'Mary Had a Little Lamb' oplas, maar deze is helaas verloren gegaan. En het bleek uiteindelijk ook niet de eerste opname te zijn geweest.

Want in 1860 had een Fransman, ene Édouard-Léon Scott de Martinville, ook al een kinderliedje ingezongen, 'Au clair de la lune' dit keer. Hij zong echter in een fonautograaf, een voorloper van de fonograaf, die geluid met behulp van een stift vastlegde op een met roet zwartgemaakt papier. Je kreeg dan een plaatje van de geluidstrillingen, maar er was op dat moment geen manier om het proces om te keren en het plaatje om te zetten in geluid. 

Dat kon pas tien jaar geleden, in 2008, toen onderzoekers met moderne technieken het geluid reconstrueerden. Je kan het 20 seconden durende geluidsfragment - een soort magische tijdscapsule - beluisteren op internet.

Deze week las ik nog iets waanzinnigs over het reconstrueren van geluid uit beeld. We weten dat geluid niets anders is dan trillingen van de lucht. En als deze geluidsgolven langs objecten komen, bewegen die een heel klein beetje mee met die trillingen. Nu is het inmiddels gelukt om uit videobeelden (zonder geluid!) van een kamer met daarin bijvoorbeeld een kamerplant het geluid in de kamer te reconstrueren door het analyseren van de minieme bewegingen van de bladeren die worden veroorzaakt door het voorbijkomende geluid. 

Je kunt de video van de onderzoekers opzoeken: je ziet alleen een kamerplant doodstil staan, maar na analyse van de beelden blijkt dat op de achtergrond 'Mary Had a Little Lamb' (let op de historische doch foutieve verwijzing) klonk uit een luidspreker. Ongelooflijk, toch? Daarom deze vraag aan jou: in welke kamer zou jij die plant willen neerzetten? Welk gesprek dat niet voor jouw oren bedoeld is zou jij willen horen?

Daan van Eijk en Jan Beuving vormden samen het (wetenschaps)cabaretduo Jan & Daan. Jan is wiskundige en theatermaker. Daan is natuurkundige aan de University of Wisconsin in Madison, VS. Om de week stellen zij elkaar hier een vraag.

Jan Beuving. Beeld Maartje Geels

Ha Daan,

Goed idee om hiervoor een kamerplant te gebruiken. De blaadjes daarvan zijn betere antennes om de geluidsgolven op te vangen dan, ik noem maar iets, een blok beton. Toch zag ik al filmpjes van hoe een chipszak en een kartonnen bekertje ook gevoelig genoeg zijn. Zelfs een steen geeft iets van het geluid prijs!

Als je de filmpjes van de onderzoekers bekijkt, maken ze die geluidsgolven op een fraaie manier zichtbaar. De 'minieme bewegingen' waar jij het over hebt, kunnen ze met een speciaal ontwikkelde techniek uitvergroten. In die 'vergrote' beelden zie je de takken van de kamerplant wel degelijk bewegen.

De wiskunde om dit geluid uit het beeld te halen, is complex. Letterlijk, want het vereist rekenwerk in het zogeheten complexe vlak. De getallenlijn die we op school leren, is eendimensionaal. Eén lijn, waar alle getallen op staan. Als je twee getallen a en b hebt, is het ene groter dan het ander, of ze zijn gelijk. Meer opties zijn er niet. 

Wiskundigen zijn echter altijd op zoek naar meer dimensies. Je kunt geen wortel uit negatieve getallen trekken, maar iemand bedacht ooit: wat als we het gewoon doen? We noemen de wortel uit -1 gewoon i, en daarmee gaan we rekenen. De wortel uit -4 is dan 2i, etc. Die getallen kun je optellen bij de reële getallen, en dan hebben we complexe getallen die uit een reëel en een irreëel (officieel: imaginair) deel bestaan. 

Het wonderlijke is: dat complexe - niet werkelijk bestaande! - vlak wordt door de natuurkunde weer gretig gebruikt in berekeningen. Bij de geluidsgolven bijvoorbeeld wordt elke pixel in elk beeld van de video beschreven als een complex getal, waardoor de minieme verschillen van beeld tot beeld berekenbaar worden. Zo zie je dat ook imaginaire werelden praktisch nut kunnen hebben.

Terug naar de plant. George Orwell had gelijk: Big Brother is watching you. En hij luistert dus ook nog. Mijn advies is, als je niet afgeluisterd wilt worden: zet buiten beeld een ventilator aan en richt die op de plant. Zelf zou ik die plant trouwens bij de lezer in de woonkamer willen zetten.

Eens horen wat die allemaal over ons mompelt. En nu maar hopen dat ze niet zwijgend instemmen.

Lees ook:

Moet je als wetenschapper meewerken aan een ontwikkeling die gevaarlijk is?

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden