声音最大有多大？

制作：西南交通大学 曾子芹 来源：中国数字科技馆

　　在大家的意识中，声音可能是我们听到的一种“东西”。但通过物理学习我们可以知道，声音是一种波，声波正是振动在物质中传播的形式。波长越短，音高越高。而我们所说的声音的音量就取决于压力波的振幅。

波在向一个方向移动，同时每个独立的粒子也都在来回移动，声音是一种在正常压强周围上下波动的压力波，而不是弯曲的蛇形波。（图片来源：英国南安普顿大学噪声与振动研究所）

　　高低音的音量相同时，较大的声音在高低压之间的振荡更加剧烈，即更大的声音比安静的声音的有着更高的高压和更低的低压。对于地球表面空气中的声音，高低压的平均值就是我们正常的大气压——称作1个大气压。所以，声波可能由一个1.0001的高压分量和0.9999的低压分量组成，比之更高的声音可能是由1.01的高压和0.99的低压组成——虽然在这两种情况下，其平均值都是1个大气压。

　　我们经常使用“分贝”作为单位来测量音量。它是量度两个相同单位之数量比例的计量单位，不仅仅可以用来做音量单位，还能用于表示功率量之比和场量之比。

　　音量极小值非常小。最微弱的声音比任何人类能够听到的声音都要轻，甚至比我们最好的仪器能够检测的最小值还要小。但是，根据你所处的位置，声音也有其最大值。这种情况的原因主要是由于声音本身不是物质，它是通过媒介传播的压力波。音量受限于其最低压只能到零压，零压就是我们常提到的真空。由于低压不能再低，因此在给定的条件下，声波的最大振幅取决于其声音的最大值。

　　根据定义，人耳可检测到的绝对最微弱的声音是0dB，我们称之为“听觉阈值”。科学家们一直在致力于研究远低于负分贝的声音，他们在地球上人造的环境中可以检测出-9.4dB的声音，环境安静到可以听到人体血液流经你大脑的声音，当然，我们只能听到正分贝的声音。

　　根据实验，地球上可能存在的最大的声音是194dB，这是指正常情况下地球上不存在超过这个音量的声音。但在特定情况下也可能出现超过194dB的声音。当能量足够大时，其将超越194dB的限制，虽然其最低压已经到达了绝对真空的零压，但其高压会让声音超过194dB。在194dB时，波的峰值在正常压的两倍和真空之间交替出现——但是一旦达到195dB，能量不能在空气中传播并将空气向外推开而在中心区域形成真空。广岛和长崎爆炸的声波强度超过了200dB。

　　在海洋、在陆地或者其他行星上也可能有比194dB更高的声音。比如说，我们太阳系中某处有着比地球中更加致密的大气，其允许更高的压力波振幅，还有更加令人难以置信的强风和强风暴，那里有很多的机会制造更大的声音。

　　我们曾在中学课本中学到过，声音不能在真空中传播。所以太空中基本都是安静的。因为声音是物质产生的压力波，如果没有物质的话，就没有声音。虽然其可能会有巨大的热量、辐射以及力，但是对于近距离观察的人类来说，所有的一切都是死寂的。

　　如果，假设宇宙中充满了空气，所有的物体都会发出声音，这意味着在地球上，无论什么时候，无论在哪里，我们都会听到100dB的声音。所以说，声音不在真空中传播是一件非常幸运的事情。