宇宙大爆炸與獅吼功

噓！宇宙輕聲爆炸了

宇宙大爆炸的聲音我們聽得到嗎？答案是否定的，因為聲波是機械波，聲音傳播需要介質，而真空中沒有這種介質，所以宇宙大爆炸是沒有聲音的。如果我們非常有幸地親臨宇宙大爆炸的現場，也只能看到異常耀眼的光芒，而聽不到任何聲響。

那麼，如果當時宇宙中有傳播聲音的介質，能讓我們聽到宇宙大爆炸的聲音，那麼這個聲音有多大呢？

這個聲音計算起來比較複雜，而要研究這個聲音，還得從宇宙大爆炸的遺蹟——宇宙微波背景入手。科學家根據天文望遠鏡收集到的最新數據資料，對宇宙微波背景的溫度變化進行了分析（宇宙誕生40萬年至76萬年發出的輻射），並將這種變化加入計算機軟體中，模擬出了大爆炸的聲音，最終估算出宇宙大爆炸的聲響大約在100分貝～120分貝之間。這個聲音就相當於我們站在開啟的電鋸旁，或者站在離噴氣式發動機100米遠的地方聽到的聲音。雖然已經接近人耳的痛閾值（人耳開始感到疼痛的聲音稱為痛閾,其聲級為120分貝），但是和我們想像的那種巨大爆炸的聲響很不一樣。

可能很多人會很詫異，那麼巨大的爆炸居然只有這麼點大的聲音？其實這已經不小了,因為當時宇宙可不像我們想像的那麼大，而是極小極小，比原子、電子還要小許多。這麼小的宇宙爆炸，能產生那麼大的響聲，已經夠大的了。並且隨著宇宙的急劇膨脹，它的波長被急速拉長，使我們「聽」到的聲音變得很低。而且早期宇宙的爆炸波要穿過密度較大的時空介質，如果這個爆炸波轉化成聲音，就像被敲響的鐘那樣低沉。

傳說之外的「獅吼功」

說完了宇宙大爆炸的聲音，我們再來說說傳說中的獅吼功。

在一些武俠影視劇中，某些武林高手能發出威力強大的獅吼功。巨大的聲響像風一樣席捲塵土，橫掃在場的所有人，桌子、椅子等各種物品被損毀自不必說了，只有內功深厚的人能扛得住，那些小嘍囉們根本不堪一擊，被震得七竅流血而死……這些其實只是文藝作品的誇張描寫或民間傳說，現實中並沒有科學的佐證。

但是傳說之外，人的聲音也確實有它的威力，比如，一位俄羅斯的女孩能發出超過100分貝的聲音，這個聲音比火車開動的聲音還大，以至於把錄音棚裡的聲音記錄軟體都震癱瘓了。有人還對著一個玻璃杯大吼，結果，玻璃杯碎了。這其中的原因大家都很熟悉——共振。

就拿玻璃來說。首先，每塊玻璃都有一個天然的共振頻率，你敲一下大小不一樣的玻璃杯，你就會發現，它們的聲音高低是不一樣的。如果聲波的頻率與之相同，就可能使玻璃的震蕩加大幅度，最後就有可能把玻璃震碎。

其次，聲音強度要很大。聲音很大，對玻璃施加的壓力也就大，因此對玻璃的「攻擊」力度就大，玻璃就更容易「受傷」。就像一隊士兵在橋上齊步走一樣，士兵越多，齊步走產生的強度也越大，就使橋產生的共振更強烈，最後有可能使橋塌陷。

第三，玻璃本身有缺陷。每件物品的表面都遍布著我們看不到的裂紋，它們是最薄弱的地方，受到聲波「襲擊」時，它們會成為突破點，首先裂開。這就是為什麼聲波也能把物體震碎、震倒的原因了。

聲波的共振也能使人體器官受傷。人體各器官的固有頻率大約在3～17赫茲之間，如果振動頻率與這個頻率很相近，並且強度很大，那麼就會引起共振，致使器官損傷。

20赫茲以下是一般人們聽不到的次聲波，次聲波的頻率與人體各器官的固有頻率相近，有可能會對人造成傷害。次聲波武器就是利用了次聲波的這一特點來製造的。在日常生活中，比如雷電所產生的次聲波就能置人於死地，這樣的例子並不少：2009年夏天，餘杭的一個小女孩就死於雷電產生的次聲波。2007年的一天，重慶一個施工隊的工棚內5人也死於雷電產生的次聲波……

解剖「聲音」

平常我們怎麼衡量聲音大小的呢？這就涉及到聲音的強度。用來度量聲音強度的分貝，其中「分」指的是十分之一，而「貝」指的是貝爾，1貝爾等於10分貝。和0℃一樣，0分貝是聲響的一個分界標準，它指的是聽力正常的人可能聽到的最小的聲音，這個聲音相當於一隻在3米開外飛的蚊子製造的聲響。而實際上，很多人都聽不到這個聲音，所以我們也不必追求超級聽力，只要能聽到25分貝左右的聲音，聽力都屬正常的。分貝越高，聲音就越大。一般來說，人耳能承受的最大限度是120分貝。

與聲音有關的除了我們常說的強度之外，最常見的還有頻率、振幅。

先說頻率。聲音的頻率就是1秒內聲音振動的次數，1秒內振動1次為1赫茲，振動100次為100赫茲。人耳聽覺的頻率範圍約為20～20000赫茲，低於20赫茲為次聲波，高於20000赫茲為超聲波。次聲波和超聲波我們人耳是聽不到的。

聲音的頻率決定聲音的高低。頻率越高，則聲音的音調越高，頻率越低，則聲音的音調越低。它一般和聲音的強度沒有關係。但高頻率聲音會對我們產生不適的感覺——粉筆劃黑板的吱吱聲、女人的尖叫聲等等。

再說振幅。振幅就是物體振動的大小幅度。振幅和聲音的強度有關，振幅大，強度就大。大鐘振動的幅度比小鍾大，所以聲音就大。我們用過音響就會知道，音箱越大，音量就越大，因為大音箱可以產生大的振幅。

另外，聲音的強度與距離有關，這就不多說了。

最後還得說一下傳播介質。在文章的開頭我們說到，在真空中，聲音是無法傳播的，即使是宇宙大爆炸那樣的「巨響」，我們都聽不到，這是因為聲音的傳播需要介質。

傳播介質影響聲音的傳播速度。相同的聲音，在不同介質中傳播時速度不同。一般來說，聲音在固體中的傳播速度大於在液體中，在液體中的傳播速度大於在氣體中。比如在空氣中，聲音傳播速度大約是340米每秒左右，而在水中傳播速度是1500米每秒。也就是說，同樣的聲音在水中比在空氣中傳播得更遠。如果是水結成冰，傳播速度會快1倍，達到3230米每秒。所以古代人把耳朵貼在地面上，就可以聽到遠處兵馬行動的聲音，這是因為地面傳播聲音要比空氣傳播得更快、更遠。把耳朵貼在鐵軌上，可以聽到遠處的火車隆隆聲，因為鋼鐵中聲音傳播速度在5200米每秒以上。

聲音具有能量

這裡還有一個有意思的問題，聲音具有能量嗎？由於產生聲音會消耗能量，所以根據能量守恆定律，聲音也具有能量。那麼聲音有多少能量呢？

如果換算起來的話，0分貝的能量大約是1.85×10^-15焦耳，而70分貝時的能量是1.86×10^-6焦耳；當達到120分貝時，能量為1.81×10^-2焦耳；即使是最厲害的核彈，產生的能量大約為2.1×10¹⁷焦耳，其爆炸的聲響大約是301分貝左右。這類爆炸能震碎離爆炸中心2000千米之外的玻璃窗。這是什麼概念呢？我們可以簡單比較一下，一度電（即1千瓦·時的電量）的能量相當於3.6×10⁶焦耳，那麼1度電能做什麼呢？1度電能供給9瓦的節能燈連續照明100小時以上；能讓一輛功率為200瓦、時速20千米的電動自行車充足電之後，跑上100千米；還足夠讓20臺電腦運轉1小時。而美國一年的總用電量的能量相當於1.4×10¹⁹焦耳。

用我們平常說話的聲音殺不死人，但是聲音是有能量的，所以聲音才有一定的破壞力，這大概就是傳說中「獅吼功」具有殺傷力的根源吧。