解密“声速”：以“物理”视角看待世界

Walker

声速是声学领域长期存在的概念之一，这些概念寻常到我们中的许多人已经把它们视为理所当然。

顾名思义，声速是声音通过媒介（如空气、水、地面）的速度。声速没有一个连续的物质作为介质，就像在真空中，看不见摸不着。

但是，一个合适的声音介质到底是由什么构成的呢？这是文章将会讨论到的问题。

我们可以在物理书中找到关于声速的基本信息，例如它在不同材料中具有不同的参数价值。

但是如果我们说：声速不仅仅与声音有关呢？如果我说，我们生活中的每一个机械相互作用都会被声速影响呢？

要了解声速的威力，我们先要思考一下物理学家经常提出的一个问题：“如果我把一根很长的杆子使劲推到远方会发生什么？如果杆子足够长，我推得足够快，运动的速度会比光速快吗？”

我们先不考虑如何制造或如何推动这么长的戳杆，需要重点考虑的是：要感受到另一方的“推”，需要多长时间？事实证明，问题的答案不是如何突破光速，而是如何充分利用声速。

要理解为什么会这样，不妨先从原子层面上思考——这个戳杆是怎么办到的？当你用一根巨大的杆子戳的时候，你首先需要在杆子的一端施加一个力，去加速另一端的原子，才能使它们移动。

原子依次通过它们自身的原子键来推动旁边的原子。那些原子就一定会跟着加速，进而推动下一批原子，如此循环，形成巨大的连锁反应，一直持续到戳杆的末端。它看起来非常像穿过弹簧玩具的纵波，快速穿过杆子到达最终目的地。就像弹簧玩具一样，戳杆的声速决定了力传播的速度。

那么，声速就是机械传播信息的速度。物体的每一次推、拉、拍、转都以声速通过该物体。铅管和弹簧玩具的传输路径一样，除了速度比它快了几百倍。如果你把一根铅管的一端悬起，然后猛地松开它，不用零分之一秒，管子的底部就会开始下降。

如果你在管子的一端推或拉，那么另一端移动也需要时间。最终，铅管只是一个低弹性的弹簧玩具。

声音传播和其他形式的机械运动并没有太大的区别。一个物体推或拉所花费的时间与声音在其中传播所花费的时间是一样的。这是因为，正如我们通常所认为的那样，声音传播只不过是一系列微小的机械推拉运动，所以它遵循与上述动作相同的规则。

因此, 如果你把你的耳朵放在上面描述的很长的竿子上，而有人在另一端敲，你将会注意到敲打被看到和被听到的时间差(因为光速比声速要快得多)。

透过声速看世界，会发现世界比我们通常想象的有趣得多。事实上，我们的世界是由可变形的物体的弯曲、扭曲和翘曲形成的，而不是由固态物体的移动、接触和滑动形成。在声速的世界里，一切都只需要一点点时间。