一个音速和光速一样快的世界会是怎样的?


  新浪科技讯 北京时间11月30日消息,据国外媒体报道,乌云低垂至地平线上,空气粘稠而闷热;突然间,一道无声的闪电划破天空。整整4秒钟后,我们才听到一声轰隆的巨响。

  与光速每秒30万公里的惊人速度相比,音速简直微不足道。在空气中,声音的传播速度只有每秒0.3公里。这就是为什么你在听到雷声之前先看到闪电的原因。不过,如果音速变快一百万倍,也就是与光速一样的话,会发生什么呢?

  显然,雷声会在你看到闪电的同一时刻到达你的耳朵,但那道闪电看起来也会很怪异。声波是由粒子组成的,每一个粒子的移动都轻微到足以与下一个粒子碰撞,这会在声波内部产生密度更高和更低的区域。我们可以想象一个弹簧玩具:当玩具移动时,线圈会不断地压缩然后散开,并重复这一过程。声波也与此类似。在低速时,密度的变化是难以察觉的,但在与光速相同的速度下,情况就不一样了。

  雷暴期间空气非常潮湿,声波会穿过并挤压空气,然后急剧膨胀,使气压显著下降。由于气压与温度相对应,因此打雷后气压的突然下降会导致潮湿的空气冻结。届时,你将透过冰晶形成的浓雾看到闪电。

  当声音以光速传播时,我们所听到的声音也会与原来截然不同。此时的音调会变得非常高,以至于无法被我们听见,甚至你的狗都听不见你说话。

  我们的声带是通过产生驻波来发声的,而驻波的行为就像健身房里的战绳:只有当我们把战绳摇得足够快时,它的波形才会开始上下摆动;随着绳子摇得越来越快,波的数量——即波的频率——也在增加。同样地,当我们喉头产生的声波速度增加时,它们的频率也会增加。

  对于声波,更高的频率意味着更高的音调。那么,我们的声音会变得多高呢?一个有趣的事实是,声音在纯氦中的传播速度是在空气中的3倍,因此吸入氦气会让我们的声音听起来就像米老鼠。我们可以想象一下把音速提高一百万倍时的情况。

  音速提高一百万倍也会对管弦乐队造成严重影响。管乐器的发声原理就像人类的声带,声音在双簧管或小号的空腔内来回移动,产生驻波。我们必须把管乐器设计得比现在长一百万倍,才能让它们与小提琴和大提琴合拍,不过,空气中音速的变化不会改变沿琴弦传播的声音。

  当然,最可惜的是,人类无法在这样的世界中生存下来,以体验这些神奇的变化。即使是柔和的笛声,也会将周围环境中的一切炸成碎片。光是通过电磁波传播的,而电磁波并非由物质粒子组成;但声波却是机械性的,由粒子相互碰撞而产生。一个以光速运动的分子将拥有“几乎无限的能量”,它会击破遇到的每一个粒子,使电子逸出,并产生物质和反物质的“喷射”。反物质是在超高速碰撞中产生的粒子,其性质与物质粒子相反,这种景象将会非常惊人。(任天)


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