可能所有人都知道，真空中光速是30萬公里/秒，這也是這個宇宙中所有速度的最高上限，再沒有什么物質(zhì)或信息的速度比這更快的了，我們也被這個速度牢牢禁錮在宇宙一隅，難以向更遙遠的宇宙空間邁出小小的一步。

除了光之外，我們生活中經(jīng)常遇到的另一個東西就是聲音，可以迅速地從一個地方傳向另外一個地方。不過聲音的速度比起光速來就要遜遠了，在空氣中傳播的速度大約是340米/秒，只有三分之一公里，是光速的百萬分之一。

然而聲音在各種介質(zhì)中的傳播速度是不同的，介質(zhì)越硬，聲音傳播速度越快。比如在水中聲音的傳播速度約1500米 /秒，在鐵中聲音傳播速度則超過5000米 /秒，目前測得最快的是在金剛石中的傳播速度，約為18000米 /秒。

那么，聲音傳播速度究竟有沒有極限，如果有，這個極限又是多少呢？

倫敦瑪麗皇后大學、英國劍橋大學和俄羅斯高壓物理研究所的一組科學家發(fā)現(xiàn)，固體和液體中聲速的極限取決于兩個基本常數(shù)，即精細結(jié)構(gòu)常數(shù)和質(zhì)子與電子的質(zhì)量比。

這是由于聲音通過介質(zhì)時，會讓介質(zhì)的分子相互碰撞，從而在分子間傳遞能量。但這種能量傳遞會因為慣性而延遲，這意味著當粒子質(zhì)量較小時，波的移動速度更快。另一方面，分子之間更強的連接，意味著更少的延遲，每個粒子在觸發(fā)鄰近粒子運動之前，可以移動較少的距離，這也是為什么聲音在鐵中比水中傳播更快的原因。

研究人員因而根據(jù)決定這些因素的精細結(jié)構(gòu)常數(shù)和質(zhì)子與電子的質(zhì)量比，重新構(gòu)建了計算介質(zhì)中聲音速度的公式，發(fā)現(xiàn)聲速應(yīng)該隨著原子質(zhì)量增大而降低。在公式中插入相關(guān)數(shù)字后，科學家們得到了聲速的上限略高于36000米/秒，是金剛石中聲速的兩倍。

為了檢驗這個公式是否正確，科學家們用它算出了聲音在36種不同元素固體介質(zhì)中的聲速，并與實驗測量值進行了比較。結(jié)果表明，雖然不是所有值都非常接近，但大體都遵循公式提供的斜線，而在這條斜線的上端，是在高于400GPa壓力下形成的金屬氫，聲音傳播速度高達35000米/秒，快于其它所有材料，和他們的預(yù)測基本相符。

看來聲音速度的上限是36000米/秒，這個數(shù)值應(yīng)該是較為準確的了，你記住了嗎？以后可能要考的哦！?

這項研究發(fā)表在10月9日《科學進展》雜志上。

參考：

Science Advances：Speed of sound from fundamental physical constants

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