低垂的雲層挂在地平線上。空氣中似乎有電流在咝咝作響。突然，一道無聲的閃電在天空裂開。整整4秒鐘後，耳邊才響起隆隆的雷聲。

我們知道，光在空氣中以每秒30萬千米的速度傳播，而空氣中聲波的傳播速度隻有每秒0.3千米。這就是為什麼我們總是先看到閃電後聽到雷聲的原因。如果聲速快100萬倍——與光速相當時，會發生什麼呢?

當然，雷聲會在閃電到達你眼睛的那一刻準時到達你耳朵。但除此之外呢?

假如聲速=光速

光是一種電磁波，傳播的是電磁場自身的振動，所以即使在空無一物的真空，也能傳播。聲波則不然，聲波傳播的是實物粒子的振動。具體到空氣，就是空氣分子的振動。聲波傳來之時，前面的空氣分子受到擠壓，密度變高，産生一個臨時的高壓區;當壓力過後，這個高壓區膨脹開來，擠壓後面的空氣，産生新的高壓區，自身卻因膨脹壓強降低，密度變小。如此循環，就産生了疏密相間的縱波，此即聲波。在聲波傳播慢的時候，這種密度的變化是難以察覺的。但在聲速接近光速的時候，則是另一回事了。

當聲速很快，聲波所過之處，局部空氣的擠壓和膨脹也會非常快速。空氣受到快速擠壓，溫度會升得非常高，而在快速膨脹時，溫度又會驟降。考慮到雷雨前，空氣的濕度會很大，當溫度驟降，裡面的水蒸氣就會凝結成冰晶。這意味着，你将透過濃密的冰晶霧氣看到閃電的出現。這是不是怪陰森的?

聲波通過原子之間的相互作用而傳播，這限制了它的傳播速度。

超快的聲速還将完全改變我們習慣的聲音。當我們說話的時候，我們的聲帶振動産生許多不同頻率的聲波。它們進入喉頭，喉頭對于我們起到一個聲箱的作用。在那裡，相同頻率的聲波相互疊加，産生振幅更大(相長)或振幅更小的(相消)的聲波。于是，有些頻率的聲音從喉頭出來，變得比原先更響，而有的則變得更輕。

如果聲音在空氣中傳播得更快，就會改變聲波的疊加方式，某些頻率的聲波本來疊加後變得更響，現在則可能變得更輕了，反之亦然。在聲學中，頻率對應音調，所以你将聽到某些聲音音調非常怪異。

事實上，一旦聲速接近光速，事情比上面的描述還要糟糕得多。我們說過，聲波傳播的是實物粒子的振動。如果聲速接近光速，那意味着實物粒子也要以接近光速振動。根據愛因斯坦的質能方程，一個接近光速運動的粒子所擁有的能量幾乎是驚人的。它将轟毀它遇到的任何一個粒子，在碰撞中甚至産生正反物質。正反物質相互湮滅，又會産生高能光子，如此等等。在那樣的世界裡，即使是笛子輕輕一吹，也會把附近的東西炸成碎片。唉，人類是無法在那樣的世界生存下來的。

聲速在理論上的極限

如此看來，聲速還是不要太快為好。那麼，除了不可能超過光速，聲速還有自身的極限嗎?如果有，最快能達到多少?

我們都知道這樣一個事實：聲音在固體、液體和氣體中傳播的速度是不同的。例如，空氣中的聲速大約是340米/秒，水中的聲速大約是1400米/秒，鋼中的聲速大約是5800米/秒。

由于聲波是通過使相鄰的粒子相互作用而傳播的，因此它的傳播速度往往取決于材料的密度、硬度等多種性質。密度或硬度大，意味着相鄰原子之間距離小或作用力強，前面原子的振動可以更快地帶動後面原子的振動，聲波就可以傳得更快。因此，在目前已知的所有材料中，鑽石中的聲速是最快的，因為鑽石是最硬的材料。

由于現實中，材料的密度和硬度都有一定的極限，所以聲速應該會有自身的極限。但極限聲速到底是多少，直到最近才由一位英國物理學家計算出來，答案是大約每秒36千米——相當于光速極限的八千分之一，同時也是鑽石中聲速的兩倍。

但這個極限聲速隻有在金屬氫中才能實現。金屬氫是理論上預言的一種比鑽石更硬的材料。這種材料可能存在于像木星這樣的氣态巨行星的核心，因為制造金屬氫，需要對氣體氫施加一百萬個以上的标準大氣壓。這個條件目前隻有在巨行星的核心才具備。

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