正文 第80節 文 / 艾薩克·阿西莫夫

    這是不是自相矛盾呢？

    我們耳朵聽到的聲音，是由傳播聲音的原子或分子構成的媒質的振蕩運動帶來的振動所引起的。振動把附近的分子推到一起，並壓縮這些分子。被壓縮的分子在分開時，就在鄰近區域引起壓縮，這樣，這種壓縮區似乎是從聲源向外傳播，壓縮波從聲源向外傳播的速度，就是聲音在該媒質中傳播的速度。

    聲速取決於構成物質的分子的固有運動速度。例如，一旦空氣的某一部分受到壓縮，分子就會由於它們自身固有的無規運動再次分開，如果這種無規運動是快速的，那麼受壓縮部分的分子就會迅速分開，並快速地壓縮鄰近部分的分子。鄰近部分的分子也快速分開，並快速地壓縮下一部分。於是，總的說來，壓縮波就很快地向外傳播，因此聲速就高。

    凡是能提高（或降低）空氣分子固有速度的東西，都會提高（或降低）空氣中的聲速。

    巧得很，空氣分子在較高的溫度下比在較低的溫度下運動得快些。正是由於這個原因，聲音在暖空氣中比在冷空氣中傳播得快些。這同密度沒有任何關係。

    在0℃，也就是水的凝固點時，聲音以每小時1,193公里的速度傳播。溫度每升高1℃，速度每小時就提高約2.2公里。

    一般說來，如果構成氣體的分子比空氣分子輕，那麼，這種氣體的密度就要比空氣低。較輕的分子運動得也較快。聲音在這種輕的氣體中傳播的速度比在空氣中快，這不是由於密度的改變，而是由於分子的運動較快。聲音在0℃的氫氣中的傳播速度是每小時約4,667公里。

    當我們說到液體和固體，情況就與氣體大不相同了。在氣體中，分子彼此相隔很遠，幾乎不互相干擾。如果分子受到推壓而彼此更接近起來，它們僅僅是通過無規運動而彼此分開，但在液體和固體中，原子和分子是相互接觸的。如果它們受推壓而擠到一起，它們的互斥力就會非常快地迫使它們再次分離。

    對於固體來說，尤其是這樣。在固體中，原子和分子多少比較穩固地保持在各自的位置上。它們保持得越是穩固，它們被推壓到一起時，彈回的速度就越快。因此，聲音在液體中的傳播速度比在氣體中快；在固體中傳播得更快；在剛性固體中則傳播得最快。密度並不是聲音傳播快慢的根本原因。

    因此，聲音在水中以每小時約5,200公里的速度傳播，在鋼中則以大約每小時約18,000公里的速度傳播。