太空的聲音

沈羨云

在太空能聽到聲音嗎?

當(dāng)你坐在電影院或家中觀看科幻大片時，片中激烈的星際戰(zhàn)爭場面和各種太空飛船爆炸、新式武器相互攻擊的聲音在你耳邊此起彼伏，使你相信如果真的置身于星際戰(zhàn)場中時，一定會被那些震耳欲聾的聲音鬧得無法安寧。但是，人類真的能聽到來自太空的聲音嗎?真的能夠聽得見行星大爆炸的巨大響聲和外星人的聲音嗎?

為了解答這個問題，首先必須了解什么是聲音?它是靠什么傳播的?聲音是一種壓力波，它像光或者熱量一樣是以波長的形式傳播的，與后者不同的是，聲音的傳播是通過分子振蕩來完成的。所以，為了讓聲音傳播，就要有某種具有分子的介質(zhì)存在。在地球的大氣層里，每立方厘米大約有10¹⁹個分子，聲音可以通過振動空氣內(nèi)的分子傳播到人的耳朵中，因此我們很容易聽到聲音。在1000千米以外的太空中，每立方厘米約有10⁶個分子，在行星間的太空中只有10個左右分子，而在星際太空中僅1個分子。與我們這個星球的濃厚大氣層相比，太空就顯得太稀薄了。它沒有足夠的分子撞擊我們的耳辯使我們產(chǎn)生聲音的感覺。所以，太空飛船座艙中的航天員可以聽得到聲音，因為座艙中有空氣允許聲音傳播。但是，太空行走的航天員是聽不到太空中聲音的，因為他與聲源之間的物質(zhì)太少了，不采用特別的設(shè)備是聽不到聲音的。

對于太空中是否真正存在聲音，絕大多數(shù)人認為在太空中是沒有聲音的。但是，實際上太空并不是完全的真空，在太空中還存在著氣體，只是這樣低密度和低壓力的氣體，對于像我們?nèi)祟愡@樣的生命體來說如同真空一般。我們的耳朵無法聽到聲音。為了探測太空中的聲音，我們將需要多大的麥克風(fēng)呢?假定所需要麥克風(fēng)的體積只與介質(zhì)中的分子數(shù)量有關(guān)，我們就可以估計需要多大尺寸的麥克風(fēng)了。如果在我們星球的大氣層中，只需要1厘米長的麥克風(fēng)就可以接收到聲音，那么在1000千米以外的太空則需要10“米長的麥克風(fēng)，它的長度相當(dāng)于從太陽到地球的距離!在行星間和星際太空間的情況更糟糕：行星間太空需要一個10¹⁶米長的麥克風(fēng)，而星際太空將需要一個10¹⁷米長的麥克風(fēng)，這相當(dāng)于需要10光年長的麥克風(fēng)才能接收到聲音，要制造這樣大尺寸的麥克風(fēng)是不現(xiàn)實的。因此，即使宇宙中發(fā)生巨大的爆炸，太空中的人也聽不到聲音。但是我們可以通過技術(shù)手段探測到這些壓力的變化，并且通過電子技術(shù)，使我們的耳朵可以聽到它的聲音。

可以肯定的是在太空里是有“聲音”存在，只是由于沒有介質(zhì)傳播，人聽不到而已。但是在某些特定的情況下，太空行走的航天員也可以聽到聲音。第一種情況是通過無線電波的方式接收到聲音。也就是說如果你是一名艙外活動的航天員，在艙外航天服中安裝著無線電接收裝置。那么你就可以聽到你的同伴傳來的無線電信號。由于無線電波是一種電磁波，可以在真空里傳遞，因此你的無線電接收裝置一旦接收到你同伴傳來的信號，就會立刻將它轉(zhuǎn)化為聲音，聲音通過航天服內(nèi)的空氣傳到你的耳中，你就可以聽到聲音了?？茖W(xué)家認為，那些不可知的外星生物發(fā)出的聲音，可能只有在這種情況下，人類才能聽到。

第二種情況是聲音通過頭盔與金屬物體的碰撞，經(jīng)航天服中的空氣傳播的。假設(shè)你在太空行走時，不小心頭盔突然撞在飛船上，你將會聽到這個撞擊所發(fā)出的聲音，它是通過頭盔與航天服內(nèi)的空氣傳播的。但是，由于你仍然處于近似真空中的太空中，無論你的腦袋多用力撞飛船，你旁邊的航天員都不會聽到任何撞擊的聲音。

第三種是通過“骨傳導(dǎo)”方式來傳播聲音的。例如，一名航天員在邁出飛船的時候，將臉頰貼在飛船表面，座艙中的聲波通過下巴與頭骨上的骨骼直接進入了內(nèi)耳，使航天員聽到座艙里的聲音。在日常生活中，我們也經(jīng)常遇到這種情況。例如，我們在撓腦袋、吃餅干、刷牙時所發(fā)出的各種聲音，都是通過骨傳導(dǎo)的方式使我們聽到的。

綜上所述，在太空中盡管有很多聲音的發(fā)源地，但人類如果不通過特殊的儀器，只靠耳朵是聽不到任何聲音的。所以，盡管好萊塢的編劇們制作了一個又一個精彩絕倫的聲效特寫，實際上只是他們?yōu)榱双@得更多觀眾的一種美好想象!

航天員“聽到”的神秘聲音

在太空航天員有時會聽到奇怪的聲音，這是怎么一回事?是不是外太空的聲音傳到航天員的耳朵中呢?例如“神五”返回后，央視邀請楊利偉作節(jié)目，主持人曾問楊利偉，你在太空上真的從沒有害怕過嗎?這個時候的楊利偉說了一句話，讓電視機前的許多人，記憶猶新，他說：“有，當(dāng)我在太空中聽到一些從未聽過的聲音的時候……”這些聲音是什么?是座艙中發(fā)出的聲音，還是來自外太空?遺憾的是，當(dāng)時“神五”沒有加裝錄音存儲設(shè)備，無法及時記錄當(dāng)時的情況，回到地面后，也無法再現(xiàn)那些神秘的聲音。于是，這個聲音一直是個謎，也被網(wǎng)上炒作得沸沸揚揚。直到這次“神七”航天員返回地面，才弄清楚，原來是因為飛船在軌道飛行時，它朝太陽時溫度很高，而背太陽時溫度很低，這種相差很大的溫度，造成飛船材料的熱脹冷縮，產(chǎn)生這種奇怪的聲音。

奇思妙想：未來的太空“聲音工廠”

那么，太空聲音是否能夠為人類服務(wù)呢?美國科學(xué)家正在進行“用聲音創(chuàng)造有形世界”的研究。這一研究源自于一群研究生的奇思妙想——僅僅用聲音創(chuàng)造出一個固態(tài)的三維物體。聽起來似乎有些不可思議，但是這是有科學(xué)依據(jù)的。這一構(gòu)想實際是“聲音懸浮”現(xiàn)象：在密封的房間里，聲波從前方的墻壁傳到后墻，然后再反射回來，與新的聲波重疊，如果房間的長度正好與聲音的波長一致，發(fā)出的聲波與反射回來的聲波在同一時間會結(jié)合成一道“直立的波”，這一“直立的波”是寂靜無聲的。由于周圍氣壓高，任何物體一旦處于這個“聲波墻”內(nèi)就無法“逃脫工科學(xué)家就可以通過這種方式對一些物質(zhì)“塑形”或形成一種新的物質(zhì)。

美國科學(xué)家在失重的狀態(tài)下進行了這項實驗。1997年4月，研究人員第一次在失重飛機上用隔音盒子進行了實驗。在飛機開始第一段拋物線飛行時，研究人員將聲音的頻率穩(wěn)定在800赫茲，當(dāng)飛機進行幾秒鐘的自由滑行時，盒子里的聚苯乙烯小球立起來，形成一道墻。實驗成功了!后來研究人員又先后進行了7次實驗。其中一次，他們將聚苯乙烯泡沫、做糕餅的材料及其他一些物質(zhì)的碎屑混合在一起放入盒中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，比起單一物質(zhì)，不同的物質(zhì)的混合物更容易聚合在一起，這是利用聲音將合成物塑造成形的技術(shù)的關(guān)鍵?？茖W(xué)家確信，如果使用大小合適的盒子和頻率合適的聲波，可以制造出各種各樣的形狀的物質(zhì)。

科學(xué)家今后將在太空中進行一項實驗，目的是證明聲音不但可以制造三維立體造型，而且產(chǎn)品還相當(dāng)持久堅固。那時，在一個高30厘米直徑4厘米的圓柱體中，聲波將使粉末狀的松脂形成一個直徑2.5厘米的圓盤，然后研究人員再將膠水涂抹于圓盤上，并精確計算好時間，以保證在航天飛機再次進入大氣層時，膠水已滲入松脂并凝固。這個實驗旨在測試在太空中制造的材料是否能經(jīng)受住大氣壓力，這也是這項技術(shù)能否應(yīng)用的關(guān)鍵，是在太空建立一個永久“聲音工廠”的第一步。

這項技術(shù)有很大的應(yīng)用前景，只要有原材料，不需用工具，太空“聲音工廠”即能按照要求簡單、快速地制造出復(fù)雜精密的儀器或零部件，然后運送到地面。尤其在建立月球或火星基地時用途更大。人類在移居外星時，需要在外星建造實驗室、辦公室、廠房以及居室。如果通過航天飛機運送建材，不但要花費好幾年時間，而且造價不菲。如果在外星建立一座“聲音工廠”，只要利用外星上的原材料，在一間浴室大小的車間里，用一個麥克風(fēng)和一臺計算機，就可以制造出任何你想要的東西。

[責(zé)任編輯]蒲暉