Was ist Kymatik? Chladnische Klangfiguren und Kunst

Kymatik ist die Praxis, Schwingung sichtbar zu machen. Wenn eine Platte, eine Membran oder eine Flüssigkeit in bestimmten Frequenzen schwingt, bewegen sich manche Bereiche stark und andere kaum, und ein feines Material, das darauf gestreut wird, etwa Sand, sammelt sich zu einem Muster, das zeigt, wo diese ruhigen Bereiche liegen. Diese Muster heißen oft Chladnische Klangfiguren, nach dem Wissenschaftler, der sie vor mehr als zwei Jahrhunderten systematisch untersucht hat.

Warum der Sand eine Figur zeichnet

Stell dir eine dünne Metallplatte vor, die in der Mitte gehalten wird und auf der ein wenig Sand liegt. Streich mit einem Geigenbogen über ihren Rand, und die Platte beginnt zu schwingen. Bei den meisten Tönen zittert der Sand nur. Bei einigen ganz bestimmten Tönen aber nimmt die Platte eine stabile Art zu schwingen an, eine sogenannte Mode oder Eigenschwingung, und der Sand setzt sich plötzlich in Bewegung.

In einer Mode ist die Platte in Bereiche geteilt, die sich in entgegengesetzte Richtungen heben und senken. Zwischen diesen Bereichen verlaufen Linien, die sich kaum bewegen: die Knotenlinien. Wo sich die Platte stark bewegt, an den Schwingungsbäuchen, werden die Körner in die Luft geworfen und landen an einer anderen Stelle. Fallen sie zufällig auf eine Knotenlinie, wirft sie nichts mehr hoch. Nach ein paar Sekunden hat sich fast der ganze Sand auf den Linien gesammelt, und die Figur erscheint.

Eine Kurve, gezeigt in sechs Momenten derselben Schwingung, wie ein Gummiband von der Seite gesehen: Einige Punkte bleiben auf der Mittellinie, während die Abschnitte dazwischen auf und ab schwingen. Die Körner ruhen an den stillen Punkten und hüpfen über den bewegten Abschnitten. — Eine Platte von der Seite gesehen, vereinfacht auf eine einzige Dimension. Die Körner werden dort hochgeworfen, wo sie sich am stärksten bewegt, und kommen dort zur Ruhe, wo sie sich kaum bewegt.

Die Figur ist also kein Bild des Klangs in der Luft. Sie ist eine Karte davon, wie sich eine ganz bestimmte Platte bei einer ganz bestimmten Frequenz bewegt.

Chladnische Klangfiguren und ihre Geschichte

Der Effekt wurde bemerkt, bevor man ihn erklären konnte. Am 8. Juli 1680 strich Robert Hooke mit einem Bogen über den Rand einer mit Mehl bedeckten Glasplatte und sah, wie sich Knotenmuster bildeten. Ein Jahrhundert später machte der deutsche Physiker und Musiker Ernst Chladni die Methode systematisch. In seinem Buch Entdeckungen über die Theorie des Klanges von 1787 beschrieb er Metallplatten, die er mit Sand bestreute und am Rand mit dem Bogen anstrich, und er zeichnete Dutzende der Figuren, die dabei entstanden.

Chladni führte die Figuren 1808 in Paris vor, vor einem Publikum, zu dem auch Napoleon gehörte, der daraufhin einen Preis für eine mathematische Theorie schwingender Platten ausschreiben ließ. Die Mathematikerin Sophie Germain war in den ersten beiden Runden die einzige Teilnehmerin und gewann den Preis bei ihrem dritten Versuch, obwohl ihre Theorie noch Lücken hatte, die andere Mathematiker erst später schlossen.

Ein Detail aus dem Jahr 1831 zeigt, wie fein der Effekt ist. In seinem Aufsatz On a peculiar class of acoustical figures bemerkte Michael Faraday, dass sich sehr leichte Pulver, etwa die Sporen des Bärlapps, an den Stellen der Platte sammeln, die am stärksten schwingen, also genau umgekehrt wie Sand. Er führte den Unterschied auf Luftströmungen zurück, die die schwingende Platte erzeugt und die die sehr leichten Teilchen mitnehmen, nicht aber die schwereren Sandkörner.

Das Wort Kymatik, vom griechischen kyma, Welle, kam viel später. Der Schweizer Arzt Hans Jenny prägte es für sein Buch Kymatik (1967), eine fotografische Studie über Sand, Pulver und Flüssigkeiten, die von Oszillatoren in Bewegung versetzt werden.

Was das Muster verändert

Drei Dinge entscheiden darüber, welche Figur du siehst.

Die Frequenz. Eine Platte kann in vielen Moden schwingen, jede mit ihrer eigenen Frequenz. Höhere Moden teilen die Platte meist in mehr Bereiche, sodass die Figuren verwickelter werden.
Das Material und der Gegenstand. Größe, Dicke, Form, Steifigkeit und Dichte verändern die Frequenzen, die eine Platte bevorzugt. Eine quadratische und eine runde Platte, die auf denselben Ton gestimmt sind, bilden nicht dieselbe Figur, und eine Platte aus Stahl und eine aus Glas ebenso wenig.
Die Resonanz und die Befestigung. Ein Muster erscheint nur in der Nähe einer Resonanzfrequenz deutlich, wenn die Platte stark auf den Antrieb reagiert, den sie bekommt. Wichtig ist auch, wo sie gehalten und wo sie angeregt wird: Ob du sie in der Mitte oder am Rand hältst, verändert die möglichen Moden.

Sechs quadratische Platten, jede mit goldenen Linien auf dunklem Grund, von einem einfachen Kreuz mit zwei Bögen bis zu dichten, symmetrischen Geflechten aus Kurven. — Sechs der neun Figuren von Cymatics in Synfield, gezeichnet mit der Formel, die die Welt verwendet. n und m zählen die Wellen, die über die Platte laufen; je größer sie sind, desto feiner werden die Figuren.

Klang, Geometrie und Wahrnehmung

Die Figuren beeindrucken, weil sie symmetrisch sind, und diese Symmetrie hat eine einfache Ursache: Eine symmetrische Platte schwingt auf symmetrische Weise. Ihre Geometrie gehört ebenso sehr zum Gegenstand wie zum Klang.

Diese Schlichtheit ist wichtig, denn kymatische Bilder werden oft herangezogen, um die Vorstellung zu stützen, Klang habe heilende Formen oder bestimmte Frequenzen seien von sich aus etwas Besonderes. Die Physik stützt solche Behauptungen nicht. Chladnische Klangfiguren lassen sich gut mit der klassischen Mechanik schwingender Oberflächen erklären. Was echt und bemerkenswert ist, ist die direkte Art, wie sie die Augen etwas sehen lassen, das wir sonst nur hören.

Künstlerische Interpretationen

Künstlerinnen und Künstler haben die Kymatik auf zwei verschiedene Arten genutzt: indem sie das echte Phänomen inszenieren oder indem sie sich seinen Anblick ausleihen.

Das Musikvideo Cymatics (2014) des Komponisten Nigel Stanford ist ein Beispiel für die erste Art. Jeder Klang löst ein physikalisches Experiment aus, etwa eine Chladni-Platte, eine Schale Wasser auf einem Lautsprecher oder Ferrofluid, und das Projekt gibt an, dass alle Experimente echt sind. Viele bildende Künstlerinnen und Künstler gehen den zweiten Weg und greifen auf die Symmetrie und Ordnung der Figuren zurück, ganz ohne Platte.

Digitale Künstlerinnen und Künstler stehen dazwischen. Sie können die Gleichungen einer schwingenden Platte lösen, sie annähern oder die Figuren einfach als visuelle Sprache verwenden. All das ist legitim, solange das Werk nicht vorgibt, etwas zu sein, das es nicht ist.

Cymatics in Synfield: eine Interpretation

Cymatics in Synfield ist eine künstlerische Interpretation, kein Experiment. Es gibt weder eine Platte noch eine Schwingung. Die Welt zeichnet Zehntausende Körner aus Licht und schiebt jedes von ihnen in jedem Bild zur nächstgelegenen Linie, auf der eine bekannte, vereinfachte Formel für die Figuren einer quadratischen Platte null ergibt. Die Formel erzeugt Muster, die denen einer echten Platte sehr ähnlich sehen, simuliert sie aber nicht, und kein physikalisches Gesetz entscheidet, wo ein Korn landet.

Körner aus goldenem Licht, die sich in geschwungenen Linien und einem diagonalen Kreuz auf einer dunklen quadratischen Platte gesammelt haben. — Sich selbst überlassen, wandert die Platte langsam von einer Figur zur nächsten.

Ein feineres, helleres Geflecht aus Linien und Ovalen auf derselben quadratischen Platte. — Zu einer höheren Figur geöffnet und gehalten: Die Körner setzen sich zu einem dichteren Geflecht.

Die Welt bietet neun Figuren. Die Hand zu öffnen oder zu schließen, oder das Mausrad zu drehen, führt von einer zur anderen, von der einfachsten bis zur verwickeltsten, und jede Figur ist im Klang der Welt mit einem Ton einer pentatonischen Tonleiter verbunden. Diese Verbindung zwischen Ton und Figur ist eine gestalterische Entscheidung: Der Klang, den du hörst, formt das Muster nicht, wie er es auf einer echten Platte täte. Einen Pinch-Griff zu halten, oder zu klicken und gedrückt zu halten, lässt die Figur erstarren; beim Loslassen werden die Körner hochgeworfen, bevor sie ihre Linien wiederfinden.

Dieselbe Platte mit den Körnern, verstreut zu einem leichten Dunst, die Figur kaum noch sichtbar. — Direkt nach dem Loslassen: Die Körner springen und beginnen, sich wieder zu setzen.

Kurz gesagt

Kymatik macht Schwingung sichtbar: Die Körner sammeln sich dort, wo eine schwingende Oberfläche stillsteht, und die entstehende Figur hängt von der Frequenz, dem Material und der Art ab, wie der Gegenstand gehalten wird. Sie hat eine lange Geschichte, von Hooke und Chladni bis zu Jenny, und ein langes Leben in der Kunst. Wenn dir ein kymatisches Bild begegnet, lohnt sich die Frage, welcher Art es ist: eine echte, schwingende Oberfläche oder ein Bild, das sich ihre Ordnung leiht. Beides kann schön sein, und es ist nicht dasselbe. Zur größeren Familie der Werke, die auf das antworten, was du tust, siehe Was ist interaktive Kunst?.