声音遍布我们生活当中，有动人的歌声，也有让人心烦意乱的噪音。

声音

众所周知，声音由于物体振动产生的，而声音的大小和物体的振动的幅度成正比，理论上这个幅度是没有上限的，那为什么声音的上限是194分贝呢？超过上限之后，会变成什么样呢？

声音的上限为何是194分贝？

众所周知，“分贝”是表达声音大小的单位，在之前声音的单位还是“贝尔”。声音是以纵波的形式进行传递，而声音的响度就和纵波的压强差有关，压强差越大，声音的响度就越大，人类所能听到声音频率为0.00002至20000帕斯卡。

发声

当声音达到上限的时候，纵波的最低点是呈真空状态，这是因为声音是靠空气中粒子的振动进行传播，而声音达到上限的时候，粒子之间振动非常剧烈，导致能量迸发形成一个真空区域，因为是真空自然没有声音的传播，就是这个原因导致声音具有上限。

声带检查

当然，使用压强差来表达声音的大小并不方便，所以科学家引入了“贝尔”声音单位，通过公式2lgX来换算成贝尔值，其中X为最低频率0.00002的倍数。当实际测得压强差为200帕斯卡时，换算得14贝尔。

随后科学家引入了“分贝”的声音单位，它的计算公式是Gp=20lgP/Po，其中P是实际的声压，Po以最低频率0.00002作为参考值，得出的就是“分贝值”。

声音分贝图

以“分贝”来表达声音的大小的好处就是0分贝时就是人类所能听到的最小声音。然后当声音达到上限的时候，振动产生的最大压强差为202650帕斯卡，代入公式算得声音最为为194分贝。

声音超过上限时会怎么样？

上文我们提过声音靠的是空气中粒子的振动进行传播，声音的传播伴随能量的传播，然而当声音超过上限的时候，粒子能承受的能量达到上限，多余的能量将会挤压空气，将空气密度变得非常大，同时这个空气会高速扩散，这个时候就会生成“冲击波”。

音波

这个冲击波威力巨大，它如同一把锋利的刀刃随意切割它所遇到的物体。同时，由于冲击波是空气极度压缩导致的，内部分子热运动十分激烈，所以冲击波温度往往非常高，所以一些冲击波能将人体直接变成粉末。

所以武侠片中狮吼功是有一定科学依据的，只是人体并不能发出这么大的声音。然而经过能量的扩散，冲击波的能量将会减弱，到达到空气粒子所能承受的能量时，声音就会出现，也就是194分贝。

狮吼功

地球上出现的冲击波并不少，它的出现往往伴随着灾难。广岛和长崎发生爆炸的时候，它产生的冲击波将方圆几公里的房子化为灰烬，这个过程只有不到半分钟。

而人类所纪录的最大声音是火山爆发的时候，1883年印度尼西亚发生了一场火山大爆发，它的爆发使火山所处的岛屿直接消失在海中，同时造成了历史上最严重的海啸。它的声音有多大呢？

火山爆发

它产生的声音远在5000公里都能听得到，比如这个声音在印度产生的，哈尔滨都能听得到，如果是纽约产生的，欧洲都能听得到，产生的声波围绕了地球3.5圈才消失。

附近几十公里的居民都被震聋，远在161公里声音都能达到172分贝，有些人的内脏都被震伤。据统计，有36000人在这次火山爆发中遇害。火山爆发的一年后还导致整个西半球的天空变红，可见它产生的影响有多大。

土星五号

人类史上最强火箭土星5号发射的时候，也产生了巨大的冲击波。它重量高达3038.5吨，成为世界上最重的火箭。土星5号的发射必然得大量燃料的燃烧，所以它发射的时候产生的冲击波能使几公里外的人耳膜破碎，产生的能量能点燃离火箭一公里内的草坪。

人是怎么听到声音的？

人类的耳朵可以说是进化中的一大进步，耳朵使人类的交流变得方便。我们所听到的声音其实是空气中的粒子碰撞我们的耳膜产生振动，我们的大脑就会根据振动判断声音所表达的含意。

人耳结构图

我们可以想象出一个场景，当你和你的小伙伴进行交流的时候，当你大脑想要表达一个想法的时候，这个想法在体内会成为一个压力波。

这个压力波会通过肺部出来，出来的时候带动声带的振动，它的振动就会产生空气粒子的振动，随后粒子就会撞击你的小伙伴的耳膜，它就能产生一个脑电流传送到大脑中，大脑根据脑电流自动开始解码，就这样一个想法就传送到了另一个人脑子里。

耳朵

由于空气中的粒子传替振动的时候，会有一部分能量被消耗掉，所以随着传替的变远，粒子振动的程度减弱，所以我们声音离我们越远我们听到的声音就越小。

耳膜是360度没死角的接收粒子的撞动，粒子传来的方向不同，在耳膜撞动的角度也不同，所以我们的耳朵能分辨声音的方向，而人的大脑只需要十万分之一秒分辨出声音的方向。

声波传递到耳朵的过程

当然，人类的耳朵不是所有声音都能听得到的，比如次声波和超声波。我们听不到这些声音是因为我们的耳蜗的结构的大小，它只能接受一定范围内频率的声音。

想要听到更大范围的声音，人类的耳蜗就得变得更大，但是这必定会挤压脑袋的空间，而且这对人类来说用处不大，所以从进化论的角度来看这是对人类无益的。

结语

声音的上限的计算是在地球表面，在标准的大气压下进行计算的。在其他介质中，其上限值也是不一样的，比如抹香鲸在海中就能发出230分贝的声音。

抹香鲸

众所周知，真空中不能传播声音，这是因为真空没有粒子作为声音的传播介质。假设太空有空气，那么仅仅一个太阳的转动就能发出290分贝的声音，不仅如此，所有星体都会发出巨大的噪音，所幸太空是无法传播声音的。