声波通过原子间的相互作用而传播,这限制了其速度。图片来源:Alex Drai/Alamy
自爱因斯坦1905年提出狭义相对论以来,任何一种波——无论电磁波还是引力波,在真空中传播的宇宙速度极限已为人所知。
但是,声音在固体或液体中移动的最大速度近日才首次被计算出来——约为每秒36千米,仅为真空中光速的1/8000。10月9日,相关研究发表于《科学进展》。
声速测量每秒多少米,为进行这一计算,英国伦敦玛丽女王大学的Kostya Trachenko和同事从两个著名的物理常数入手:质子—电子质量比以及精细结构常数。
Trachenko表示,这些数值哪怕有一点点改变,宇宙就完全不是现在这样。
空气中声速是340米每秒,前提是1个标准大气压和15℃的条件下。声速是介质中微弱压强扰动的传播速度,其大小因媒质的性质和状态而异。声速是多少 真空0m/s(也就是不能传播)空气(15℃)340m/s 空气(25℃)346m/s 。
“如果这些常数改变了百分之几,那么质子可能会不稳定,甚至可能没有恒星合成重元素的过程,进而没有碳、没有生命。”他说。
空气中的声速是340米每秒。声速又叫做音速,声音在不同介质中的速度不同,其速度会随着媒质的性质和状态的变化而变化。音速一般指介质中微弱压强扰动的传播速度。音速在不同介质里的速度空气(25℃) 346m/s软木 500m/s煤油。
Trachenko和同事利用这一事实以及质子—电子质量比和精细结构常数,计算出了理论上声音在任何液体或固体中传播的最大速度:大约每秒36千米。
声速还取决于材料中原子的质量,因此研究人员预测,固体金属氢(理论上存在于巨行星中心的一种材料,但实验室证据一直存在争议)应该具有最高的声速。
他们计算出,该速度应该接近理论极限。他们还研究了133种材料的实验数据,发现没有一种材料突破极限。
然而,爱丁堡大学的Graeme Ackland表示,目前还不清楚计算结果是否为速度极限。
“我没有看到一个很好的基本原理来解释为什么它是一个界限。我并不完全信服。”他说,还需要做更多的工作以确定声音如何在重元素中传播。
声速也就是声音在空气中的传播速度。声速,又称“音速”(每秒340米,每小时1224千米),顾名思义即是声音的速度,定义为单位时间内振动波传递的距离。通常声速是指在空气中的声速,为343.2米/秒(1,236千米/小时)。
相关论文信息:
《中国科学报》 (2020-10-12 第2版 国际 原标题《声音每秒最快传多远》)
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声音的速度每秒340m。空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/秒。音速也是声速,即声音在介质中传播之速度。音波可以在固体、液体或是气体介质中传播,介质密度愈大,则音速愈快。在空气中,音速又会依空气。