从远处观察一个正在砍树的人,或者看一个木匠钉钉子,你会发现一件有趣的事:当斧头砍进树里或者锤子敲在钉子上的时候,你并不会听见敲击的声音,当斧头或者锤子拿起来之后,你才能听见敲击声。
其实,你可以近距离再观察一次,比如,往前走两步,离这个人近一些。多试几次之后,你会发现:当你站在某个恰当的地方时,斧头或锤子的敲击声正好与击打的那一瞬间是重合的。但是,如果你再离开这个恰当的地方,敲击声又和动作错开了。
为什么会发生这样的事情呢?
其实,这是因为声音和光的传播速度是不一样的,声音的传播速度比光慢多了,所以它从声源传到你的耳朵需要一定的时间,而光几乎一瞬间就能到达你的眼睛里。当敲击声还在向耳朵传播的时候,斧头或锤子举起来进行下一次击打的影像已经进入你的眼睛里。这时,眼睛看到的景象就会和耳朵听到的声音错开,你就会误以为声音不是在斧头击打的时候传出的,而是在它被举起的时候发出的。但是,如果你距离近一些,就能找到击打声和动作重合的那个点,这是由于声音传到耳朵的时候,斧子又被重新放下去了。这时,你可以同时看到和听到击打,但其实它们已经是先后两次击打:你所看到的是下一次击打,而听到的则是前一次击打所发出的声音,甚至是更往前的一次击打。
那么,声音在空气中的传播速度到底是多少呢?有人已经精确测量出了它的数值,就是 千米/秒。也就是说,声音传播1000米的距离需要3秒的时间。所以,如果一个人每秒可以挥动两次斧头,那么只要你站在距他160米的地方,那敲击声就可以正好跟斧头撞击的时刻重合。刚才已经说过,光在空气中的传播速度要快得多,大概是声音的100万倍。甚至可以说,对于地球上的任何一段距离来说,光的传播都是瞬间的事情。
其实,声音不仅可以通过空气传播,还可以通过其他气体、液体或者固体传播。在水中,声音的传播速度大概是空气的4倍,所以我们一样可以在水里清楚地听到任何声音。即使在很深的潜水水箱里工作,人们一样可以十分清晰地听到岸上的声音。因此,渔夫们经常会说:“只要岸上稍微有一点儿动静,水里的鱼儿就会逃走。”
在坚硬的固体介质中,比如,生铁、树木,或者骨头,声音的传播速度比在空气中快得多。我们可以把耳朵贴在木条的一头,让朋友在另一头用木棍敲打,我们就可以听到通过木条传来的敲击声。如果周围环境非常安静,没有其他声音干扰,我们甚至可以听见木条另一端手表指针走动的声音。铁轨、铁管、土壤等也能够传播声音。如果从很远的地方跑来一匹马,我们把耳朵贴在地上,就能听到马蹄的声音。通过这种方法,我们甚至可以听到远处子弹射击的声音,这比通过空气听到的声音快多了!
越是坚硬的固体介质,传播声音越清晰。如果是柔软的布,或者潮湿、松软的物质,就会把声音“吞噬”掉。这就是厚重的窗帘可以隔音的原因。此外,地毯、柔软的家具、大衣等也都具有这样的作用。