科學家表示他們終於發現了音速的上限

倫敦瑪麗皇后大學、劍橋大學和特羅伊茨克高壓物理研究所合作研究，發現了音速的上限。

在這之前，我們先來簡單的科普一下。聲波可以通過不同的介質，如空氣或水，並以不同的速度移動，這取決於他們正在傳輸的介質的傳遞狀況。而聲波在固體中的移動速度，會比在液體或氣體中的移動速度要快得多，這就是為什麼如果你聽著聲音在鐵軌中傳播而不是在空氣中傳播，你能夠更快地聽到接近的火車的聲音。

愛因斯坦的狹義相對論設定了波的絕對速度極限，也就是光速，約等於每秒30萬公里。然而直到現在，人們還不知道聲波在穿過固體或液體時是否也有速度上限。

一般來說，我們將音速的定義為每秒340 公尺，每小時1224公里，這是依據聲音在空氣之中的傳輸速度而定，並非聲波的最快速度。

決定聲波速度的上限，來自於兩個關鍵的無因次量：精細結構常數和質子電子質量比。

所謂無因次量，是一個單純的數字，沒有諸如長度、時間等單位。我們比較熟悉的無因次量包括圓周率π、自然常數e等。精細結構常數α就是這樣一個無因次量，指的是電子在第一玻爾軌道上的運動速度和真空光速的比值。質子電子質量比更為直觀，即質子和電子的質量比值。

這兩個數字在理解我們的宇宙中已經發揮了重要作用。它們的微調值支配著恒星中的核反應，如質子衰變和核合成。然而，新的研究結果表明，這兩個基本常數也能影響其他科學領域，如材料科學和凝聚態物理學，通過對特定的物質屬性（如音速）設定限制。科學家因此可以得到一個新的無因次量：凝聚相中的音速與真空光速的比值。

因此，他們算出了音速的上限，計算結果約為36100m／s。

那麼，在什麼樣的材料上才可以找到這種極限音速呢？科學家們在一系列材料上進行了實驗和計算，最終認為極限的音速會出現在質量最小的原子，氫原子中。

不過，一般情況下，氫原子都是以氫氣的形態出現的，因此還需要把把它們以極高的壓力才能壓成固體，這個壓力估計要超過100萬倍大氣壓。在如此的高壓下，氫變身為一種金屬固體導電體，就像銅一樣。在這個情況下，音速才能夠達到上限。

而在正常情況下，目前世界上已知最堅硬的材質為鑽石，聲音在鑽石裡頭的速度為每秒18公里，則是這個速度的一半。