金一鑫

聲音怎么來的？

宇宙中最大的聲音是什么？有的同學可能會說：“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世界嚇回來了！”這當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。聲音其實就是一種振動，它的存在需要兩個條件：一是要有聲源，也就是振動的物體;二是要有能使聲音（即振動）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，其實就是探究響度的大小。響度的單位是分貝，符號為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，鼓膜將這種振動傳遞給聽覺神經(jīng)細胞，聽覺神經(jīng)細胞再將振動的信息傳遞給大腦，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，如預測自然災害性事件。臺風形成后，會和海浪摩擦產(chǎn)生次聲波，由于它的傳播速度遠快于臺風移動速度，因此，人們可以監(jiān)測風暴發(fā)出的次聲波，提前發(fā)出警報;同樣也可預報火山爆發(fā)、雷暴、沙塵暴、龍卷風等自然災害。還可以利用“次聲波診療儀”，檢查人體器官工作是否正常。很多次聲波的振動頻率與人體器官的振動頻率相近，容易引起共振導致器官紊亂，給人體造成傷害，嚴重的甚至致人死亡，所以在軍事上，會利用次聲的強穿透性制造出能穿透坦克、裝甲車的次聲武器。我們應該避免接觸次聲波。

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粒子，甚至更少。而振動的本質(zhì)就是粒子的碰撞，沒有粒子，振動是無法傳播的。粒子之間隔得太遠也不行，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)生的聲音也會越大。當然這只是一種比較，聲源具體能產(chǎn)生多強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)出了一個沖擊波穿過太陽系。美國愛荷華大學物理學和天文學教授唐納德·古奈特通過測量得出此次放射的能量是1013瓦特。他認為這個耀斑產(chǎn)生的聲音在太陽系內(nèi)是相當大的。

而美國加州理工大學理論天體物理學助理教授吉姆·富勒認為，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，這個能量相當于太陽釋放的能量的十幾億倍。如果這個能量全部轉(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，天文學家用錢德拉X射線太空望遠鏡觀測到了一種聲波在英仙座星系團氣體中蕩起的漣漪。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。但是這個聲音人類是聽不到的，因為其聲波的頻率非常小。

該聲音產(chǎn)生于英仙座星系團的珀爾修斯星系中心的一個強大的黑洞。這個黑洞距離地球有3億光年，距離觀測到這個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！