你知道什么是声音吗?我们醒来的每一秒都能听到到处都是声波,从风扇的嗡嗡声到键盘的咔哒声,声波渗透我们的生活。但是它们是如何在我们周围的世界中传播的?要回答这个问题,我们要做一个思想实验。
假设我们有一根钢棒,384000公里,地球表面之间的距离和头顶的月球表面,让我们现实一点,这是一个很长的钢棒,永远不可能存在。但是为了这个思想实验,假设是这样,我们将暂时固定这些因素,让我们提出这个问题。
如果我们要提高钢棒的地球一侧1米,钢棒的远月端会发生什么?它会立即移动一米吗?会有几秒钟的延迟吗?可能延迟一个小时或更长时间。事实证明,钢棒的月亮端会移动1米,18小时24分钟后我们搬到了钢棒的接地端,这是一个巨大的延迟。
这是因为当我们在地球上推钢棒,我们没有推进整个384000公里长的钢棒一下子,而我们只是在推动前进这一组局部化的原子。这些原子在钢棒的地球末端推动它们相邻的原子,然后钢棒上的下一组原子等等,直到这种推力到达月球。
所以这种推动也可以认为,作为原子的弹跳,它不会立即上升到钢棒,而是需要时间推一组原子,或者反弹到下一组原子中。特别是钢棒这种弹跳率和对相邻原子的反应会向上移动,以每秒5.8公里的速度,这个速度被认为是钢中的音速,它因材料而异。
如果钢棒是橡木做的,那么在地球移动一米,到达月球则需要27小时,那是很长的时间,但最终钢棒会到达那里。重点是虽然像钢筋或木头这样的材料,表面看起来是连贯的单一对象,因此人们会觉得移动的整个物体是瞬间。
事实上,力量和运动需要时间游历众多物体中的原子,这种运动的旅行或传播,可以认为是原子的连锁反应,相互推挤或弹跳。这种传播的速度称为声音,它取决于材料或运动通过的媒介,它也是取决于特定介质的温度。