Qué es la cimática: figuras de Chladni, sonido y arte

La cimática es la práctica de hacer visible la vibración. Cuando una placa, una membrana o un líquido vibran a ciertas frecuencias, algunas zonas se mueven mucho y otras apenas se mueven, y un material fino esparcido encima, como la arena, se reúne en un dibujo que muestra dónde están esas zonas tranquilas. Estos dibujos suelen llamarse figuras de Chladni, por el científico que los estudió de forma sistemática hace más de dos siglos.

Por qué la arena dibuja una figura

Imagina una placa de metal fina sujeta por el centro, con un poco de arena encima. Pasa un arco de violín por su borde y la placa empieza a vibrar. En la mayoría de los tonos, la arena solo tiembla. Sin embargo, en algunos tonos concretos la placa adopta una forma estable de vibrar, llamada modo, y la arena se pone en marcha de golpe.

En un modo, la placa queda dividida en zonas que suben y bajan en sentidos opuestos. Entre esas zonas corren líneas que apenas se mueven: las líneas nodales. Donde la placa se mueve con fuerza, en los vientres, los granos salen despedidos y caen en otro sitio. Cuando por casualidad caen sobre una línea nodal, nada vuelve a lanzarlos. Al cabo de unos segundos, casi toda la arena se ha reunido sobre las líneas, y aparece la figura.

Una curva mostrada en seis momentos de una misma vibración, como una goma elástica vista de lado: algunos puntos se quedan sobre la línea central mientras las partes entre ellos oscilan arriba y abajo. Los granos reposan en los puntos quietos y rebotan sobre las partes que se mueven. — Una placa vista de lado, simplificada a una sola dimensión. Los granos salen despedidos donde más se mueve y se quedan quietos donde apenas se mueve.

Así que la figura no es una imagen del sonido en el aire. Es un mapa de cómo se mueve una placa concreta a una frecuencia concreta.

Las figuras de Chladni y su historia

El efecto se observó antes de explicarse. El 8 de julio de 1680, Robert Hooke pasó un arco por el borde de una placa de vidrio cubierta de harina y vio formarse dibujos nodales. Un siglo después, el físico y músico alemán Ernst Chladni convirtió el método en algo sistemático. En su libro de 1787 Entdeckungen über die Theorie des Klanges (Descubrimientos sobre la teoría del sonido) describió placas de metal espolvoreadas con arena y frotadas con un arco por el borde, y dibujó decenas de las figuras que producían.

Chladni mostró las figuras en París en 1808, ante un público en el que estaba Napoleón, que hizo convocar un premio para una teoría matemática de las placas vibrantes. La matemática Sophie Germain fue la única participante en las dos primeras convocatorias y, en su tercer intento, obtuvo el premio, aunque su teoría aún tenía lagunas que otros matemáticos cerrarían más adelante.

Un detalle de 1831 muestra lo sutil que es el efecto. En su artículo On a peculiar class of acoustical figures, Michael Faraday observó que los polvos muy ligeros, como las esporas de licopodio, se acumulan en las partes de la placa que más vibran, justo lo contrario que la arena. Atribuyó la diferencia a las corrientes de aire que genera la placa al vibrar, que arrastran las partículas muy ligeras pero no los granos de arena, más pesados.

La palabra cimática, del griego kyma, onda, llegó mucho más tarde. El médico suizo Hans Jenny la acuñó para su libro Kymatik (1967), un estudio fotográfico de arena, polvos y líquidos puestos en movimiento por osciladores.

Qué cambia el dibujo

Tres cosas deciden qué figura ves.

La frecuencia. Una placa puede vibrar en muchos modos, cada uno a su propia frecuencia. Los modos más altos suelen dividir la placa en más zonas, así que las figuras se vuelven más intrincadas.
El material y el objeto. El tamaño, el grosor, la forma, la rigidez y la densidad cambian las frecuencias que la placa prefiere. Una placa cuadrada y una redonda afinadas en la misma nota no forman la misma figura, y tampoco una de acero y otra de vidrio.
La resonancia y la sujeción. Un dibujo solo aparece con claridad cerca de una frecuencia de resonancia, cuando la placa responde con fuerza al impulso que recibe. También importa dónde está sujeta y dónde se la excita: fijarla por el centro o por un borde cambia los modos posibles.

Seis placas cuadradas, cada una con líneas doradas sobre fondo oscuro, desde una cruz sencilla con dos arcos hasta densas retículas simétricas de curvas. — Seis de las nueve figuras de Cymatics, en Synfield, dibujadas con la fórmula que usa el mundo. n y m cuentan las ondas que cruzan la placa; cuanto mayores, más finas son las figuras.

Sonido, geometría y percepción

Las figuras impresionan porque son simétricas, y esa simetría tiene una causa sencilla: una placa simétrica vibra de formas simétricas. Su geometría pertenece tanto al objeto como al sonido.

Esa sencillez importa, porque las imágenes cimáticas se usan a menudo para respaldar afirmaciones de que el sonido tiene formas curativas o de que ciertas frecuencias son especiales por sí mismas. La física no respalda esas afirmaciones. Las figuras de Chladni se explican bien con la mecánica clásica de las superficies que vibran. Lo que sí es real, y extraordinario, es lo directamente que dejan ver con los ojos algo que normalmente solo oímos.

Interpretaciones artísticas

Los artistas han usado la cimática de dos maneras distintas: poniendo en escena el fenómeno real o tomando prestado su aspecto.

El videoclip Cymatics (2014), del compositor Nigel Stanford, es un ejemplo de lo primero. Cada sonido desencadena un experimento físico, como una placa de Chladni, un plato de agua sobre un altavoz o ferrofluido, y el proyecto afirma que todos los experimentos son reales. Muchos artistas visuales siguen el segundo camino y recurren a la simetría y al orden de las figuras sin ninguna placa.

Los artistas digitales se sitúan entre ambos. Pueden resolver las ecuaciones de una placa que vibra, aproximarlas o simplemente usar las figuras como lenguaje visual. Todo ello es legítimo, siempre que la obra no se haga pasar por lo que no es.

Cymatics en Synfield: una interpretación

Cymatics, en Synfield, es una interpretación artística, no un experimento. No hay placa ni vibración. El mundo dibuja decenas de miles de granos de luz y desplaza cada uno, en cada fotograma, hacia la línea más cercana en la que vale cero una conocida fórmula simplificada de las figuras de una placa cuadrada. La fórmula produce dibujos muy parecidos a los de una placa real, pero no la simula, y ninguna ley física decide dónde cae cada grano.

Granos de luz dorada asentados en líneas curvas y en una cruz diagonal sobre una placa cuadrada oscura. — A su aire, la placa pasa despacio de una figura a la siguiente.

Una retícula más fina y brillante de líneas y óvalos sobre la misma placa cuadrada. — Abierta hacia una figura más alta y mantenida: los granos se asientan en una retícula más densa.

El mundo ofrece nueve figuras. Abrir o cerrar la mano, o girar la rueda del ratón, permite pasar de una a otra, de la más sencilla a la más intrincada, y cada figura va unida a una nota de una escala pentatónica en el sonido del mundo. Ese vínculo entre nota y figura es una decisión de diseño: el sonido que oyes no da forma al dibujo, como ocurriría en una placa física. Mantener los dedos juntos, o pulsar y mantener, congela la figura; al soltar, los granos salen despedidos antes de volver a encontrar sus líneas.

La misma placa con los granos dispersos en una neblina tenue, con la figura apenas visible. — Justo después de soltar: los granos saltan y empiezan a asentarse de nuevo.

En resumen

La cimática hace visible la vibración: los granos se reúnen donde una superficie que vibra permanece quieta, y la figura resultante depende de la frecuencia, del material y de cómo se sujeta el objeto. Tiene una larga historia, de Hooke y Chladni a Jenny, y una larga vida en el arte. Cuando encuentres una imagen cimática, merece la pena preguntarse de qué tipo es: una superficie real que vibra o una imagen que toma prestado su orden. Las dos pueden ser bellas, y no son lo mismo. Para la familia más amplia de obras que responden a lo que haces, consulta ¿Qué es el arte interactivo?.