Escalas del sonido: clasificación científica, aplicaciones actuales y riesgos de su mal uso

Escalas del sonido: clasificación científica, aplicaciones actuales y riesgos de su mal uso

El estudio del sonido ha sido uno de los pilares fundamentales para el avance de la física, la ingeniería, la medicina y la tecnología. Desde los primeros experimentos acústicos en la Antigua Grecia hasta los sistemas de sonido direccional contemporáneos, las escalas del sonido han permitido comprender fenómenos complejos y desarrollar tecnologías que hoy impactan todos los aspectos de la vida humana. Sin embargo, este conocimiento también conlleva responsabilidades éticas, especialmente cuando su uso se desvía hacia fines bélicos o de control social.

El sonido, en términos físicos, es una onda mecánica que se propaga a través de un medio —como el aire, el agua o los sólidos— mediante vibraciones. La frecuencia de estas vibraciones, medida en hertz (Hz), determina la clasificación del sonido en distintas escalas. Estas escalas no solo delimitan lo que el ser humano puede o no escuchar, sino que también definen campos completos de estudio e innovación.

A continuación, se presenta la clasificación de las escalas de sonido basada en su frecuencia:

Tipo de onda	Frecuencia	Características
Infrasonido	< 20 Hz	No audible para el ser humano. Presente en fenómenos naturales como sismos o tormentas. Usado por animales como elefantes y ballenas.
Sonido audible	20 Hz – 20,000 Hz	Percibido por el oído humano. Base de la música, el habla y la mayoría de las tecnologías de comunicación acústica.
Ultrasonido	> 20,000 Hz	No audible. Usado en medicina (ecografías), limpieza industrial, sensores y comunicaciones especializadas.
Hipersónico	> 100,000 Hz	Alta frecuencia utilizada en investigaciones de física avanzada, nanotecnología y control cuántico.

Cada uno de estos rangos de sonido posee propiedades únicas que permiten su aprovechamiento en diferentes disciplinas. El infrasonido, por ejemplo, ha sido objeto de estudio en geofísica para predecir erupciones volcánicas y terremotos. De acuerdo con el Earthquake Research Institute de la Universidad de Tokio, sensores capaces de detectar infrasonido han mejorado la detección temprana de eventos sísmicos en áreas de alta actividad tectónica (Kawakatsu, 2020).

El sonido audible, aunque es el más conocido, sigue siendo un campo de investigación en constante evolución. La psicoacústica —rama que estudia cómo percibimos el sonido— ha permitido avances en diseño de espacios arquitectónicos, terapia del lenguaje y tecnologías de inmersión sonora. Instituciones como la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y la Universidad de Salamanca han desarrollado proyectos sobre percepción del sonido en contextos educativos y de inclusión para personas con discapacidades auditivas.

El ultrasonido, al superar el umbral auditivo humano, ha revolucionado la medicina. Investigaciones de la Harvard Medical School y el Massachusetts Institute of Technology (MIT) documentan su uso no solo en imagenología, sino en procedimientos terapéuticos como la disolución de cálculos renales, neuromodulación no invasiva y tratamientos focalizados contra tumores (Nash et al., 2019; Meara et al., 2021). También se ha empleado en la industria para inspección no destructiva de materiales, en la limpieza de instrumentos quirúrgicos y en sensores de proximidad.

El sonido hipersónico, por su parte, es un campo emergente. Aunque su generación y detección requieren tecnologías sofisticadas, su potencial es inmenso. En 2023, el California Institute of Technology (Caltech) publicó estudios sobre el uso de ondas hipersónicas para manipular qubits en computación cuántica y estudiar la estructura de cristales a nivel atómico (Zhou et al., 2023). También se explora su aplicación en sistemas de comunicación seguras de alta precisión y sensores bioquímicos.

En el ámbito militar, sin embargo, estas tecnologías han sido utilizadas con fines controvertidos. El desarrollo de dispositivos acústicos de largo alcance (LRAD) por parte de empresas estadounidenses ha generado preocupación internacional. Estos dispositivos emiten sonidos concentrados en un haz direccional que puede provocar desorientación, náuseas, dolor físico e incluso daños neurológicos temporales. Su uso ha sido documentado en operativos policiales y militares en distintos países, generando críticas de organismos como la American Civil Liberties Union (ACLU) y Human Rights Watch, quienes advierten que estas tecnologías violan derechos fundamentales cuando se emplean para el control de multitudes sin supervisión legal ni médica.

Además del LRAD, existen investigaciones sobre la creación de entornos acústicos que puedan alterar el comportamiento humano mediante frecuencias que generan estados de ansiedad o confusión. Aunque algunas de estas investigaciones están en fase experimental, su existencia plantea dilemas bioéticos relevantes. En 2024, la Universidad de Edimburgo publicó un informe sobre los límites éticos del uso de tecnología sonora en contextos de vigilancia y control social (Williams & Carter, 2024), advirtiendo sobre los peligros de normalizar su uso en espacios públicos sin regulación clara.

Pese a los riesgos, las escalas del sonido continúan siendo una herramienta de enorme valor para la ciencia. Su estudio impulsa desarrollos en acústica arquitectónica, diseño de vehículos más silenciosos, sistemas auditivos inteligentes, acústica submarina y tecnología espacial. La colaboración entre universidades como la UNAM, el Imperial College London, la Universidad de Stanford y la Universidad de São Paulo ha permitido la creación de redes internacionales para estudiar el comportamiento del sonido en nuevos materiales y medios no convencionales como el vacío cuántico, el plasma y entornos extremos como Marte.

El dominio de este conocimiento también tiene implicaciones en la educación. Comprender las escalas del sonido permite a estudiantes de secundaria y bachillerato visualizar fenómenos físicos abstractos, aplicar modelos matemáticos y conectar la ciencia con el arte, la música y la ingeniería. El enfoque pedagógico basado en la exploración del sonido, como ha sido promovido por el programa STEAM de la Universidad de Oxford, ha demostrado mejorar la retención de conceptos científicos mediante la integración de experiencias sensoriales en el aprendizaje.

Así como el fuego fue un descubrimiento que permitió cocinar, iluminar y defenderse, pero también se convirtió en arma de guerra, el sonido —cuando se exploran sus escalas y propiedades— se revela como una herramienta de poder. Ese poder, sin embargo, no es neutro. Su impacto depende del propósito, el contexto y la ética con que se utilice.

Las escalas del sonido son mucho más que un conjunto de frecuencias. Representan una vía para explorar el universo y el cuerpo humano, para crear y sanar, pero también para dañar o controlar. El avance del conocimiento en este campo debe ir acompañado de marcos éticos, regulaciones internacionales y una ciudadanía informada. Comprender cómo funciona el sonido en todas sus escalas es una oportunidad para democratizar la ciencia, inspirar innovación responsable y prevenir abusos que, en nombre del progreso, puedan poner en riesgo nuestra integridad física o emocional.

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TEXTO EN INGLÉS

Sound Scales: Scientific Classification, Modern Applications, and the Risks of Misuse

The study of sound has been one of the fundamental pillars for the advancement of physics, engineering, medicine, and technology. From early acoustic experiments in Ancient Greece to modern directional sound systems, sound scales have enabled us to understand complex phenomena and develop technologies that now impact all aspects of human life. However, this knowledge also entails ethical responsibilities, especially when it is diverted toward military or social control purposes.

Sound, in physical terms, is a mechanical wave that propagates through a medium—such as air, water, or solids—via vibrations. The frequency of these vibrations, measured in hertz (Hz), determines how sound is classified into different scales. These scales not only define what humans can or cannot hear, but also delineate entire fields of study and innovation.

The following table presents the classification of sound scales based on frequency:

Type of wave	Frequency	Characteristics
Infrasound	< 20 Hz	Not audible to humans. Present in natural phenomena like earthquakes or storms. Used by animals like elephants and whales.
Audible sound	20 Hz – 20,000 Hz	Perceived by the human ear. Basis of music, speech, and most everyday acoustic technologies.
Ultrasound	> 20,000 Hz	Not audible. Used in medicine (ultrasounds), industrial cleaning, sensors, and specialized communications.
Hypersonic sound	> 100,000 Hz	High frequency used in advanced physics research, nanotechnology, and quantum control.

Each of these sound ranges has unique properties that allow for their application in different fields. Infrasound, for example, has been the subject of geophysical studies to predict volcanic eruptions and earthquakes. Sensors capable of detecting infrasound have improved the early detection of seismic events in tectonically active regions.

Audible sound, although the most familiar, continues to be an evolving field of research. Psychoacoustics—the branch of science that studies how we perceive sound—has led to advancements in architectural design, speech therapy, and immersive sound technologies. Studies on sound perception in educational and inclusive contexts have expanded significantly in recent years.

Ultrasound, which exceeds the human hearing threshold, has revolutionized medicine. Its use is not only limited to imaging but extends to therapeutic procedures such as the dissolution of kidney stones, non-invasive neuromodulation, and targeted tumor treatments. It is also used industrially for non-destructive material inspection, surgical instrument cleaning, and proximity sensors.

Hypersonic sound, meanwhile, is an emerging field. Though its generation and detection require sophisticated technologies, its potential is immense. Research is exploring its use in manipulating qubits in quantum computing and analyzing the structure of crystals at the atomic level. Other applications include secure high-precision communications and biochemical sensors.

In the military domain, however, these technologies have been used for controversial purposes. The development of Long Range Acoustic Devices (LRADs) has raised international concerns. These devices emit highly directional beams of sound that can cause disorientation, nausea, physical pain, and even temporary neurological damage. They have been deployed in police and military operations in various countries, prompting criticism from human rights organizations who warn that such technologies violate basic rights when used for crowd control without medical or legal oversight.

Beyond LRADs, research has also explored how acoustic environments might alter human behavior through frequencies that induce anxiety or confusion. Though some of these studies are still experimental, their existence raises important bioethical dilemmas. The normalization of such technologies in public spaces without clear regulation poses a significant societal risk.

Despite these concerns, sound scales remain a valuable scientific tool. Their study continues to drive advancements in architectural acoustics, quieter vehicle designs, intelligent hearing systems, underwater acoustics, and space technology. Collaborations among leading universities have enabled the formation of international research networks focused on understanding sound behavior in new materials and unconventional media such as quantum vacuum, plasma, and extreme environments like Mars.

Understanding sound also has implications in education. Teaching about sound scales allows secondary and high school students to visualize abstract physical phenomena, apply mathematical models, and connect science with art, music, and engineering. Pedagogical approaches based on sound exploration have proven effective in improving science learning outcomes through multisensory experiences.

Just as fire was a discovery that enabled cooking, lighting, and protection—but also became a weapon—sound, when its scales and properties are explored, emerges as a tool of power. However, that power is not neutral. Its impact depends on the purpose, the context, and the ethics behind its use.

The sound scales are far more than a set of frequencies. They are a gateway to exploring the universe and the human body, to healing and creating—but also to harming or controlling. Progress in this field must be accompanied by ethical frameworks, international regulations, and a well-informed public. Understanding how sound functions across all its scales offers an opportunity to democratize science, inspire responsible innovation, and prevent abuses that, in the name of progress, could endanger our physical or emotional well-being.

Referencias:

• Kawakatsu, H. (2020). Infrasound Monitoring and Earthquake Precursors. Earthquake Research Institute, University of Tokyo.

• Nash, C. et al. (2019). Ultrasound Imaging and Therapeutics: Advances and Future Challenges. Harvard Medical School, Journal of Clinical Imaging.

• Meara, J. G. et al. (2021). Focused Ultrasound in Surgical Applications. Massachusetts Institute of Technology, Biomedical Engineering Journal.

• Zhou, Y. et al. (2023). Hypersonic Sound for Qubit Control in Solid-State Systems. Caltech, Journal of Applied Physics.

• Williams, L., & Carter, M. (2024). The Ethics of Acoustic Technologies in Civil Spaces. University of Edinburgh, Centre for Science and Policy.

• Human Rights Watch & ACLU (2022–2024). Reports on Long-Range Acoustic Devices and Human Rights Violations.

• UNAM – Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y Sistemas. (2022). Acústica aplicada en ambientes urbanos y escolares.

• Universidade de São Paulo – Centro de Estudos de Física Acústica. (2023). Sonido hipersónico en nuevos materiales.

• Imperial College London. (2022). Wave Dynamics in Nanoacoustics.

• University of Oxford – Department of Education. (2021). STEAM Education and Sound-Based Learning Models.