اگر سرعت صوت به اندازه سرعت نور بود چه اتفاقی می‌افتاد؟

برخلاف نور که با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند، امواج صوتی کمی تنبل هستند و تنها با سرعت ۰.۳ کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کنند. به همین دلیل، در ابتدا رعد و برق را می‌بینید و بعد صدای آن را می‌شنوید؛ اما چه اتفاقی رخ می‌دهد، اگر سرعت صوت یک میلیون برابر افزایش پیدا کند یا هم اندازه با سرعت نور شود؟

کد خبر: ۹۰۹۰۰

تاریخ : ۱۵ آذر ۱۴۰۰ - ۱۳:۳۲

نوشته

به گزارش شهرآرانیوز؛ سرعت صوت تقریبا ۰.۳ کیلومتر بر ثانیه است؛ اما تاکنون به این فکر کردید که اگر سرعت صوت مانند سرعت نور بود، چه اتفاق‌هایی رخ می‌داد؟
فرض کنید در هوای بارانی، ناگهان درخششی بی صدا در آسمان ظاهر می‌شود؛ اما صدای آن را چهار ثانیه بعد می‌شنوید. برخلاف نور که با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند، امواج صوتی کمی تنبل هستند و تنها با سرعت ۰.۳ کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کنند. به همین دلیل، در ابتدا رعد و برق را می‌بینید و بعد صدای آن را می‌شنوید؛ اما چه اتفاقی رخ می‌دهد، اگر سرعت صوت یک میلیون برابر افزایش پیدا کند یا هم اندازه با سرعت نور شود؟

«زومیت» در این باره می‌نویسد: امواج صدا از ذرات تشکیل شده اند که معمولا با یکدیگر برخورد می‌کنند؛ ازاین رو، نواحی مختلفی با تراکم کم و زیاد در موج ایجاد می‌شوند. برای مثال، اسباب بازی فنری اسلینکی را در نظر بگیرید. وقتی این اسباب بازی حرکت می‌کند، فنر متراکم می‌شود و دوباره سرعت می‌گیرد. امواج صدا هم عملکرد مشابهی دارند. تغییر تراکم در سرعت اندک ملموس نیست؛ اما در سرعت نور داستان متفاوت خواهد شد. جورج گولین، استاد فیزیک دانشگاه ایلینویز، می‌گوید:

چه اتفاقی رخ می‌دهد، اگر در هوای کاملا مرطوب و در طول توفان و رعد و برق، امواج صدا خیلی سریع به شما برسند و سپس سریع توسعه پیدا کنند و فشار هم به مقدار زیادی کم شود؟ از آنجا که فشار متناظر با دما است، افت ناگهانی فشار هوا پس از غرش آسمان باعث انجماد هوای مرطوب می‌شود. در نتیجه، شاهد یک گلوله رعد و برقی در مِهی متراکم از کریستال‌های یخی خواهید بود.

برای درک بهتر این موضوع، فرض کنید صدایتان پس از نفسی عمیق از بادکنک هلیومی چگونه تغییر می‌کند؟ درست مثل میکی ماوس. این اتفاق به این دلیل رخ می‌دهد که سرعت امواج صوتی در هلیوم سه برابر می‌شود، با این تفاوت که در اینجا درباره سرعت صوتی یک میلیون برابر سریع‌تر صحبت می‌کنیم.

در صورتی که سرعت صوت به طور ناگهانی افزایش پیدا کند، می‌تواند یک ارکستر موسیقی را نابود کند. وقتی صوت داخل فضای خالی ساز‌های بادی یا ترومپت نوسان کند، موجی ایستاده را تولید می‌کند. این امواج ایستاده مانند طناب‌های سنگینی عمل می‌کنند که در باشگاه به دیوار‌ها وصل شده اند و وقتی شخصی آن‌ها را با سرعت کافی تکان دهد، امواج بدون اینکه مشخص باشند، در طول طناب نوسان می‌کنند.
هرچه طناب را با سرعت بیشتری تکان دهید، تعداد امواج یا به بیان بهتر فرکانس آن‌ها افزایش می‌یابد. به طور مشابه وقتی سرعت امواج صوتی تولید شده با آلات موسیقی بادی افزایش پیدا می‌کند، صدا‌هایی با گام بسیار بالا تولید می‌شود که برای انسان شنیدنی نیستند.

با این حال، انسان‌ها از این تغییرات طیفی جان سالم به در نمی‌برند. در صورتی که سرعت صوت برابر با سرعت نور باشد، حتی یک دمیدن ساده در فلوت می‌تواند باعث انفجار تمام اشیا و موجودات اطراف شود. نور در طیف امواج الکترو مغناطیسی حرکت می‌کند که از ماده تشکیل نشده اند؛ اما امواج صوتی مکانیکی هستند و از ذراتی تشکیل شده اند که مرتب با یکدیگر برخورد می‌کنند.
مولکولی که با سرعت نور حرکت می‌کند، انرژی بی نهایت دارد؛ در نتیجه، اگر با هر ذره‌ای برخورد کند، آن را منفجر خواهد کرد.