בין אקס-מן לזיהוי ביומטרי: למה לכל אחד יש מחיאת כפיים ייחודית?

בפעם הבאה שאתם מוחאים כפיים, תעצרו רגע. אולי זה קורה בקונצרט, הפגנה, שיעור או סתם התלהבות רגעית, אבל מאחורי הצליל שאתם מפיקים מסתתרת דרמה מדעית של ממש. מחקר מגלה כי לא מדובר במפגש פשוט של שתי כפות ידיים, אלא מופע של אוויר, תהודה, התנגשות ואפילו חתימה אישית שאפשר לזהות.

מי שפתח את הדלת למחקר הוא פרופ' סאני ג'ונג מאוניברסיטת קורנל, שצפה בסצנה ב"אקס-מן: המפלט האחרון" שבה גיבור-על מוחא כפיים ויוצר גל הדף שמפיל חיילים. במקום להתרשם מהאפקטים, ג'ונג מצא את עצמו תוהה מה באמת קורה בין כפות הידיים בזמן המחיאה - וכך נולד מחקר רב תחומי שפורסם בכתב העת המדעי Physical Review Research.

אז מה יוצר את הצליל? כשכפות הידיים נפגשות, הן כולאות ביניהן חלל קטן של אוויר. במכה, האוויר הזה נדחס ופורץ החוצה דרך הפתח שבין האגודל לאצבע ויוצר גל לחץ שמרעיד את האוויר סביבם. זהו עיקרון תהודת הלמהולץ - אותו תהליך שמפיק צליל כשנושפים על פי בקבוק. רק שכאן במקום דפנות זכוכית קשיחות יש עור וגידים שסופגים את רוב האנרגיה, ולכן הצליל קצרצר ונעלם תוך עשירית השנייה. 

כמו חליל בכף היד

כדי להבין את התהליך לעומק, החוקרים בנו דגמי סיליקון של ידיים - רכות, קשיחות, גדולות וקטנות - וציידו אותם בחיישני לחץ, מיקרופונים ומצלמות מהירות. הם בחנו כל משתנה: צורת היד, מהירות המכה, גמישות העור ואפילו מבנה החריצים בין האצבעות. באמצעות אבקת טלק הם עקבו אחרי מסלול האוויר שנפלט.

התוצאה: כל שינוי קטן משפיע על התוצאה הסופית. מחיאה מהירה דוחסת את האוויר חזק יותר ויוצרת צליל עוצמתי יותר. כאשר החלל בין כפות הידיים גדול, נוצר צליל נמוך ועמוק. חלל צר וידיים קשיחות מפיקים צליל חד וגבוה. ידיים רכות בולעות את הצליל מהר יותר והחריצים בין האצבעות מוסיפים תדרים גבוהים, ממש כמו חליל קטן שמנגן בתוך כף היד.

המחקר גילה גם שלכל אחד מאיתנו יש "חתימת צליל" ייחודית - תוצאה של מבנה הידיים, גמישות העור, הקצב והטכניקה. ד"ר גואוקין ליו, מהחוקרות המרכזיות בצוות, מסבירה שאפשר לזהות אדם לפי הצליל של מחיאת הכפיים שלו ואפילו להשתמש בזה בעתיד לזיהוי ביומטרי.

החוקרים פיתחו מודלים מתמטיים שמראים קשר בין מהירות המחיאה ללחץ שנוצר בחלל היד, והוכיחו שרוב האנרגיה מושקעת בתנועת האוויר ולא ביצירת קול. איכות הצליל של מחיאת כפיים נמוכה בהרבה מכלי נגינה קשיחים, כי הידיים סופגות אנרגיה במהירות ומשנות צורה בכל מחיאה. 

ההבנה החדשה של מחיאת כפיים יכולה לשנות את הדרך שבה מלמדים קצב במוזיקה, מודדים אקוסטיקה של חדרים, מזהים אנשים ואפילו מפתחים רובוטים שמסוגלים לייצר צלילים אנושיים. ובינתיים, יאללה, כפיים.