金一鑫

聲音怎么來的？

宇宙中最大的聲音是什么？有的同學(xué)可能會(huì)說：“是我媽媽早上喊我起床的聲音！這聲音大到直接把我從另一個(gè)世界嚇回來了！”這當(dāng)然是一種幽默的說法，打雷、地震、火山爆發(fā)的聲音可比媽媽的聲音大多了。

那么什么是宇宙中最大的聲音呢？我們先來了解一下聲音是怎么出現(xiàn)的。聲音其實(shí)就是一種振動(dòng)，它的存在需要兩個(gè)條件：一是要有聲源，也就是振動(dòng)的物體;二是要有能使聲音（即振動(dòng)）傳遞出去的介質(zhì)。所有的氣體、液體、固體，例如空氣、水、木頭等，都可以傳遞聲音。

聲音有三大特性：音色、音調(diào)、響度。我們通過音色判斷發(fā)聲的是什么物體，音調(diào)描述的是聲音的高低，響度則描述聲音的大小。音調(diào)和響度是沒有關(guān)系的，例如一只嗡嗡叫的蚊子，音調(diào)很高，但是響度卻很小。所以我們探究聲音的大小，其實(shí)就是探究響度的大小。響度的單位是分貝，符號(hào)為dB。

也許你聽不到很大的聲音！

聲音的傳播形式我們稱為聲波。音調(diào)和響度分別與聲波的頻率和振幅有關(guān)：聲波的頻率越高，音調(diào)越高;聲波的振幅越大，響度越大。

人怎么聽到聲音呢？過程是這樣的：振動(dòng)經(jīng)過介質(zhì)（如空氣）傳到我們的耳朵的鼓膜上，引起鼓膜的振動(dòng)，鼓膜將這種振動(dòng)傳遞給聽覺神經(jīng)細(xì)胞，聽覺神經(jīng)細(xì)胞再將振動(dòng)的信息傳遞給大腦，經(jīng)過大腦的“翻譯”，最終使我們感知到聲音的信息，也就是“聽到了聲音”。

由于人耳的構(gòu)造，人能聽到的聲波的頻率一般在20～20000赫茲之間。頻率低于20赫茲的聲音，我們稱為次聲波。

次聲波有許多用途，如預(yù)測自然災(zāi)害性事件。臺(tái)風(fēng)形成后，會(huì)和海浪摩擦產(chǎn)生次聲波，由于它的傳播速度遠(yuǎn)快于臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度，因此，人們可以監(jiān)測風(fēng)暴發(fā)出的次聲波，提前發(fā)出警報(bào);同樣也可預(yù)報(bào)火山爆發(fā)、雷暴、沙塵暴、龍卷風(fēng)等自然災(zāi)害。還可以利用“次聲波診療儀”，檢查人體器官工作是否正常。很多次聲波的振動(dòng)頻率與人體器官的振動(dòng)頻率相近，容易引起共振導(dǎo)致器官紊亂，給人體造成傷害，嚴(yán)重的甚至致人死亡，所以在軍事上，會(huì)利用次聲的強(qiáng)穿透性制造出能穿透坦克、裝甲車的次聲武器。我們應(yīng)該避免接觸次聲波。

而頻率高于20000赫茲的聲音，我們稱為超聲波。超聲波的能量很大，可以用來測距，清洗，殺菌消毒等。我們最常見的就是醫(yī)院用的B超，以及理療、美容等等。我們?nèi)粘Ｋ姷尿?，就是通過發(fā)出超聲波來躲避障礙物和追蹤獵物的。

次聲波和超聲波我們都聽不到，不管它的響度多大！很奇怪吧？比能致聾的聲音還大得多的聲音，也許我們根本聽不到！

太空中有聲音嗎？

地球上有聲音，那么太空有聲音嗎？很遺憾，太空近似于真空。其空氣極其稀薄，平均每立方千米可能只有一個(gè)粒子，甚至更少。而振動(dòng)的本質(zhì)就是粒子的碰撞，沒有粒子，振動(dòng)是無法傳播的。粒子之間隔得太遠(yuǎn)也不行，相互之間也難以接觸。

至今人類記錄到的地球上最大的聲音，來自于1883年位于印度尼西亞巽他海峽中的喀拉喀托火山爆發(fā)。那次火山爆發(fā)相當(dāng)恐怖，發(fā)出的聲音能致40千米之外的人鼓膜破裂，3000千米之外的人們能清楚地聽見響聲。在最猛烈噴發(fā)之后，引發(fā)高達(dá)40米的海嘯，造成爪哇島和蘇門答臘島沿岸附近的幾座城市約3.6萬人喪生，其產(chǎn)生的次聲波曾繞地球三至四圈。然而聲音也是一種能量，地球火山爆發(fā)產(chǎn)生的能量，和太空中的恒星爆炸、黑洞輻射產(chǎn)生的能量相比，還是顯得微不足道。所以我們把目光投向浩瀚的太空，宇宙中最大的聲音極有可能存在于太空。

聲波很難在太空中傳播。但科學(xué)家表示，盡管不能觀測到聲波，可以通過探測聲源發(fā)射出的電磁波、無線電脈沖等，估計(jì)聲源產(chǎn)生的能量大小。聲源發(fā)出的能量越大，意味著其產(chǎn)生的聲音也會(huì)越大。當(dāng)然這只是一種比較，聲源具體能產(chǎn)生多強(qiáng)的聲音我們不得而知。

宇宙中最大的聲音，也許已經(jīng)傳播了幾十億光年！

1991年，太陽耀斑發(fā)出了一個(gè)沖擊波穿過太陽系。美國愛荷華大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)教授唐納德·古奈特通過測量得出此次放射的能量是1013瓦特。他認(rèn)為這個(gè)耀斑產(chǎn)生的聲音在太陽系內(nèi)是相當(dāng)大的。

而美國加州理工大學(xué)理論天體物理學(xué)助理教授吉姆·富勒認(rèn)為，最大的聲音來自黑洞合并。黑洞合并能釋放出1052瓦特的能量，這個(gè)能量相當(dāng)于太陽釋放的能量的十幾億倍。如果這個(gè)能量全部轉(zhuǎn)化為聲能，其產(chǎn)生的聲音的響度約為520分貝。

但有什么比直接觀測聲音本身直接確定其大小來的過癮呢？

2002年，天文學(xué)家用錢德拉X射線太空望遠(yuǎn)鏡觀測到了一種聲波在英仙座星系團(tuán)氣體中蕩起的漣漪。這是人類至今發(fā)現(xiàn)的最大的聲音，產(chǎn)生此聲音的能量約相當(dāng)于一億顆恒星爆炸！該聲波振幅非常的大，波長也很長。但是這個(gè)聲音人類是聽不到的，因?yàn)槠渎暡ǖ念l率非常小。

該聲音產(chǎn)生于英仙座星系團(tuán)的珀?duì)栃匏剐窍抵行牡囊粋€(gè)強(qiáng)大的黑洞。這個(gè)黑洞距離地球有3億光年，距離觀測到這個(gè)聲波的位置也有幾十億光年。得益于英仙座星系群間有很熱的、密度也不是很小的空氣彌漫，這些空氣充當(dāng)了介質(zhì)，該聲波才得以在英仙座星系群間傳播。

真是令人驚訝，人類目前觀察到的最大的聲音，從其源頭算起，居然已經(jīng)在太空中傳播了幾十億光年！