1100分貝的聲音就能製造一個黑洞？原因何在？

2020-09-03 超弦

分貝，對於我們來說，並不陌生，上過物理課的同學都知道，這是一種衡量聲音強度的單位。人可以分辨的最小分貝大約為15，再低就聽不到了，平時人說話的分貝一般在60左右，而一旦高於90分貝就會對人類的聽力產生損害，更高就會導致失聰。


如果有人或者物體發出1100分貝的聲音，會有什麼後果呢？可能有人還不了解1100分貝的威力有多可怕，可以舉個例子對比一下，大多數人都坐過飛機，飛機起飛的時候，那個聲音是很可怕的，但是按照分貝來講，也僅僅是120分貝左右。如果十倍于于此，那麼後果不堪設想，有人說如此恐怖的分貝恐怕會產生一個黑洞，摧毀我們的星系，這是正確的嗎?


其實還真的有可能，這是為什麼呢？首先，這種量級的聲音大約需要10^98瓦特/平方米。這絕對是一種瘋狂的能量，遠遠超過了我們所能產生的能量，而且比超新星產生的能量要高出許多個數量級。所以我們不用擔心它真的發生。

為什麼會形成黑洞？


根據E = mc^2，在一個足夠小的區域內注入足夠的能量，就相當於在這個區域內注入質量，從而產生巨大的引力。其能量高達1100分貝，由此產生的引力足以形成一個黑洞，而且是一個大得令人難以置信的黑洞。


那麼為什麼分貝的數值看起來不大，但是相差的威力卻如此可怕呢？這是因為分貝是對數單位。這意味著20分貝的威力不是10分貝的2倍，而是10倍。這意味著1100分貝的功率是10的109次方倍。那就是1後面有109個0，相當於10 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000倍，相當於1093瓦特。這是什麼概念呢？為了讓你了解1093瓦的巨大威力，以整個宇宙為例。如果它的總質量在一秒鐘內轉換成能量，它將產生大約1070瓦的能量。可怕吧！


要產生這麼強的分貝必須把空氣壓縮得非常密集以至於靜止質量加上動能壓縮一立方米空氣的質量達到它自己的史瓦西半徑內。當一個物體的質量被壓縮到史瓦西半徑內時，逃逸所需要的速度會超過光速，從而形成一個黑洞。所以說用這個分貝製造一個黑洞摧毀我們的星系，簡直輕而易舉。

那麼1100的分貝怎麼製造出來？

以人類目前的技術，真的很難。甚至以目前來講，超過194分貝的聲音是不存在的。這聽起來可能不合常理，但請接著往下看。


聲音是什麼?我相信你們見過，聲音被描述成一種可以用不同頻率傳播的波，可以對應不同的音調。當你按下鋼琴上的鍵時，會有一個錘子敲擊琴弦，琴弦會以給定的頻率振動。我們聽到的快振動是高音，慢振動是低音。


到底是什麼在「震動」呢?當我們說聲音是波是什麼意思?你的耳朵探測到的實際上是壓力的差異。空氣中顆粒聚集在一起的區域是高壓區域，而顆粒分散的區域是低壓區域。而我們要知道的不是波的頻率，而是振幅。我們聽到聲音的「高低程度」與波的振幅有關，波的振幅是低壓區和高壓區之間的壓力差。


所以當你打開揚聲器的撥號盤時你所做的就是讓塊狀區域變得更塊狀分散的區域更加分散。但這是有限度的。因為隨著分散的區域變得越來越分散，最終我們會耗盡所有的粒子。也就是說，氣壓差變得如此之大以至於我們在低壓區產生了真空。因此我們無法把低壓區推到比完美真空更低的位置，所以聲音的概念在這一點之後就沒有意義了。實際上當聲音達到了194分貝以上，就可以製造一個完美的真空，但是至今沒人做到，所以這也只是一個理論值。


而且關於這個問題也存在著諸多令人疑惑的點，比如聲音是無法通過真空傳播的。而聲波本質上是在傳播介質中快速的壓縮和膨脹。與電磁波不同，聲波不能在真空中通過，儘管它們確實表現出波的特性，如都卜勒頻移，比如當警笛向你靠近時音調變高，而當它離開你時音調就會降低。雖然所引用的聲級非常高，而且產生這樣的聲事件無疑需要大量的能量，但它仍然會被空間的真空所隔離。

由於大於194分貝的聲音在地球大氣中是不存在的。所以我們可以大膽地猜測，在那之上，你正在製造的不再是聲音，而是一種衝擊波，其中波的波谷是純粹的真空。既然分貝是對數刻度，那麼1100分貝的聲音是否能在任何物質中以聲音的形式存在就值得懷疑了。超過194分貝，所有分貝數基本上都是能量密度當量的度量。所以聲音是否會轉化為另一種存在仍然值得思量，你覺得呢？

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