因為真空是空的所以不能傳播聲音嗎?科學家的發現或改寫物理書!

2020-12-18 科學大偵探

「真空」的意義

「真空」一詞,意義上是虛空,沒有任何東西存在。但在量子力學的理論裡,世界上沒有絕對虛無的空間。

對於「真空」這一名詞實際的意義,物理屆眾說紛紜,不過主要有兩種說法。在工業和真空科學裡,「真空」指的是,當容器中的壓力低於大氣壓力,低於大氣壓力的部分即為「真空」;另一種說法是,凡壓力低於大氣壓的容器裡的空間,皆稱為「真空」。

物理書

「真空不空」理論

在物理書的「聲現象」這單元裡,有這樣一句話:「聲音的傳播需要物質,科學家把這樣的物質稱為介質」。並且稱:「因真空沒有可以傳播聲音的介質,所以聲音不可以在真空裡傳播。」相信很多同學都把這當成理所當然的真理,然而科學研究發現並不如此。

2019年12月11日,《自然》雜誌報導出了一項轟動一時的理論:聲音可以在真空裡傳播!也就是說,《自然》使全國的物理書都將改寫。

事實上,真空中存在物質,還存在很多粒子。如:中微子、光(能量粒子)、暗物質,真空的實際定義也不是不存在任何物質

加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)的研究人員發現,熱量會穿越幾百納米的完全真空,光也有可能。他們把研究發現投入到《自然》中,在2019年12月發表。

讓熱量穿越真空的,是一種名為卡西米爾效應的現象。

卡西米爾效應

卡西米爾效應

1948年,荷蘭物理學家亨德裡克卡西米爾提出了一種現象,後來被證實,人們稱之為「卡西米爾效應」。

卡西米爾效應簡單來說就是:兩塊平行金屬板(不帶電)當達到一個較小距離時,兩塊金屬板由於中間的攜帶能量的電磁波會互相吸引。一些波從金屬板中被擠出來,使得金屬板外的能量比金屬板之間的能量多,表現出來像存在吸引力。

也就是說,保溫杯所利用的原理——真空隔熱破滅了(事實上是類似真空)。

不得不說,量子力學真是神奇!

保溫杯大致結構

知識連結:量子力學

量子力學是一個非常神奇而又荒謬的物理學理論,是研究微觀世界粒子運動的物理學分支。尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛丁格、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦等物理學家均有研究。量子力學被廣泛運用於cpu、液晶顯示器、核磁共振、納米技術上。

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    科學家提出音速上限是每秒36公裡,在固體氫中傳播才會出現 澎湃新聞記者 虞涵棋 2020-10-11 07:46 來源
  • 科學家提出音速上限是每秒36公裡 在固體氫中傳播才會出現
    中學物理告訴我們,音速並不是一個確定的數值,因不同的介質和條件而變化。空氣中的音速在1個標準大氣壓和15℃的條件下約為340m/s。而在固體中,聲音的傳播速度就要遠大於空氣中和液體中。例如,鐵棒中的音速在20℃條件下可達到約5130m/s。這就是為什麼一列火車從遠處駛來,我們會先聽到鐵軌的震動聲,然後再聽到火車的鳴笛聲。
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  • 聲音最大能有多大?
    (在此例中,空氣可以對比彈簧,水可以對比掃帚柄)所以聲音在空氣中的傳播速度大概是其在水中傳播速度大小的四分之一,而在水中的傳播速度只是在在固體中(比如說鐵)傳播速度的四分之一。回到我們自身的聽力來說。最微弱的聲音比任何人類能夠聽到的聲音都要輕——甚至比我們最好的儀器能夠檢測的最小值還要小。但是,根據你所處的位置,聲音也有其最大值。這種情況的原因主要是由於聲音本身不是物質——它是通過媒介傳播的壓力波。而且,正如前面提到的,聲波的高壓和低壓的平均值是介質的正常壓力。音量受限於其最低壓只能到零壓——即真空。由於低壓不能再低,因此在給定的條件下,聲波的最大振幅取決於其聲音的最大值。
  • 為什麼真空光速相對所有參考系速度不變?
    為什麼真空光速相對所有參考系速度不變?——因為真空光速不變是一個觀測事實。其實,建立物理過程的圖像就是物理學中所說的要尊重客觀現實。那麼對於真空中的光速來說,客觀現實就是——事實上觀測到的真空光速是不變的。愛因斯坦把這個觀測事實上升到了一條基本原理作為相對論的基礎,即真空光速不變原理。
  • 中空纖維提升了下一代科學儀器的發展前景
    中空光纖通過在空氣或真空填充的芯子中引導光繞著彎道彎曲,將最先進的幹涉儀的自由空間傳播性能與現代光纖的長度尺度相結合。研究人員正在與工業夥伴進行接觸,與國家物理實驗室合作,並在Airguide Photonics計劃中利用英國的網絡,進一步擴大這一發現的影響。
  • 風速能比聲速更快嗎?逆風說話,聲音傳播距離更短嗎?
    圖註:朝著風向或逆風喊叫真的對聲波有影響嗎?在空氣中雖然風沒有聲音快,但風確實會影響聲音通過它的速度。聲波在風的方向傳播得更快,在風的方向傳播得更慢。除了減速或助推外,風還通過折射改變聲波的路徑。所以逆風說話時,在同樣的時間範圍內,聲音傳播距離會短一些。
  • 既然地球上有聲音,那太空中也有吧?還是只是因為你聽不見而已?
    太空中並沒有聲音。如同光和熱,聲音也是一種波。但是,其中有一個主要的區別,就是不同於光和熱(輻射), 聲音需要媒介才能夠傳播。只有通過分子或者粒子,聲音才能從一個地方傳播到另一個地方去。寬泛地講,電影《絕世天劫》是有史以來寫得最不走心且違背科學的電影,不是之最也是之一。科學家們觀看這部拙劣的影片時,一定會翻白眼,臉抽筋。
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    鋁合金門窗 1、中空玻璃 中空玻璃是用兩片(或三片)玻璃,使用高強度高氣密性複合粘結劑,將玻璃片與內含乾燥劑的鋁合金框架粘結製成的高效能隔音隔熱玻璃
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    ,一切發聲體都在振動;(2)聲音的傳播需要介質,聲音可以在氣體、液體和固體中傳播,真空不能傳聲;(3)聲吶是利用超聲波的反射獲取信息的。故C正確;D.聲音的傳播需要介質,真空不能傳聲,所以音叉間的共鳴現象在真空中不可能出現。故D正確。