ماذا لو كانت سرعة الصوت بنفس سرعة الضوء؟

بالعربي/ الرعد والبرق المتزامن ما هو إلا البداية.

تتدلى الغيوم منخفضة في الأفق. الهواء لزج وأزيز بالكهرباء. فجأة ، صاعقة صامتة من شقوق البرق تفتح السماء. يأتي الازدهار بعد أربع ثوانٍ كاملة. 

بالمقارنة مع الضوء ، الذي يتحرك بسرعة مذهلة تبلغ 186000 ميل في الثانية (300000 كيلومتر في الثانية) ، فإن الموجات الصوتية بطيئة تمامًا ، وتتحرك في الهواء بسرعة 0.2 ميل في الثانية (0.3 كيلومتر في الثانية). لهذا ترى البرق قبل أن تسمع الرعد. لكن ماذا سيحدث إذا كانت سرعة الصوت فجأة أسرع مليون مرة – نفس سرعة الضوء؟

بالطبع ، سيصلك الرعد في لحظة البرق بالضبط. لكن صاعقة البرق تلك ستبدو أيضًا غريبة جدًا. تتكون الموجات الصوتية من جسيمات ، يتحرك كل منها بشكل طفيف بما يكفي لتصطدم مع الآخر. قال جورج جولين ، أستاذ الفيزياء في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، إن هذا يخلق مناطق ذات كثافة أعلى وأقل داخل الموجة. فكر فقط في شخص خشن: أثناء تحرك اللعبة ، تتجمع الملفات معًا باستمرار ثم تنتشر مرة أخرى. موجات الصوت متشابهة. في السرعات البطيئة ، يكون هذا التغيير في الكثافة غير محسوس. في سرعة الضوء ، إنها قصة مختلفة. 

قال غولين لـ Live Science: “ما سيحدث هو أن لديك هواء رطب جدًا [أثناء عاصفة رعدية] ، تأتي الموجة الصوتية وتضغط على الأشياء بشدة ، ثم تتوسع وينخفض ​​الضغط كثيرًا”. لأن الضغط يتوافق مع درجة الحرارة ، فإن الانخفاض المفاجئ في ضغط الهواء بعد تصفيق الرعد قد يتسبب في تجميد الهواء الرطب. سترى صاعقة البرق عبر ضباب كثيف من بلورات الجليد. 

ستغير السرعة الفائقة للصوت تمامًا الطريقة التي يبدو بها عالمنا. قال غولين إن الأصوات ستبدو غريبة بشكل خاص. عندما نتحدث ، تهتز أحبالنا الصوتية لإنتاج موجات صوتية من ترددات مختلفة ، تضخها في الحنجرة ، أو صندوق الصوت. هناك ، تتجمع موجات من نفس التردد معًا لإنتاج موجات أكبر بكثير – مما يترجم إلى صوت أعلى. ومع ذلك ، لا يتم جمع كل الترددات معًا بنفس الطريقة. يتزامن البعض بشكل مثالي ، بينما يتداخل البعض الآخر مع بعضهم البعض ، مما ينتج عنه موجة أصغر وأصوات أكثر هدوءًا. إذا كان الصوت يتحرك بشكل أسرع في الهواء ، فإنه سيغير طريقة تجميع الموجات معًا ، مما يجعل بعض الترددات أعلى وترددات أخرى أكثر هدوءًا. في الموجات الصوتية ، يُترجم التردد إلى نغمة ، لذا فإن ما تحصل عليه هو صوت غريب للغاية.

لتكوين فكرة عما قد نبدو عليه في عالم تتحرك فيه سرعة الصوت بسرعة فائقة ، تخيل كيف يبدو صوتك عندما تأخذ نفساً عميقاً من بالون هيليوم – مثل ميكي ماوس. قال ويليام روبرتسون ، الأستاذ في قسم الفيزياء وعلم الفلك في جامعة ولاية تينيسي الوسطى ، إن ذلك لأن الموجات الصوتية تتحرك أسرع بثلاث مرات عبر الهيليوم . قال روبرتسون: “نحن نتحدث عن جعل سرعة الصوت أكبر مليون مرة”.

قال روبرتسون إنه إذا تسارعت سرعة الصوت فجأة ، فسوف تدمر الأوركسترا. عندما يتحرك الصوت ذهابًا وإيابًا داخل تجويف المزمار أو البوق ، فإنه ينتج موجة ثابتة. تتصرف هذه الموجات الواقفة مثل تلك الحبال الثقيلة التي تراها مربوطة بالحائط في صالة الألعاب الرياضية. عندما يهزهم رافع الأثقال بسرعة كافية ، تبدأ الموجات في التذبذب لأعلى ولأسفل دون أن يبدو أنها تنتقل عبر الحبل. مع اهتزاز الحبال بشكل أسرع وأسرع ، يزداد عدد الموجات – بمعنى آخر ، ترددها. وبالمثل ، عندما تزداد سرعة الموجات الصوتية التي تنتجها آلات الرياح ، فإنها تزداد في التردد. نظرًا لأن التردد العالي يعني نغمة أعلى ، فإن آلات الرياح ستنتج أصواتًا عالية جدًا في درجة الصوت ، وسيكون من المستحيل على البشر سماعها. قال روبرتسون إنه سيتعين علينا تصميم آلات نفخ أطول بمليون مرة لإبقائها متناغمة مع آلات الكمان والتشيلو. (وأضاف أن التغيير في سرعة الصوت أثناء تحركه عبر الهواء لن يغير سرعة الصوت على طول الوتر).

للأسف ، لن يعيش البشر لتجربة هذه التغييرات المذهلة. حتى صافرة الفلوت الناعمة ستفجر أي شيء في جوارها إلى قطع صغيرة. ينتقل الضوء في الموجات الكهرومغناطيسية ، التي لا تتكون من مادة ، لكن الموجات الصوتية ميكانيكية – تتكون من جسيمات تصطدم ببعضها البعض. قال جولين إن الجزيء الذي يسافر بسرعة الضوء سيكون له “طاقة لانهائية تقريبًا”. سوف ينفجر من خلال كل جسيم يواجهه ، ويرسل إلكترونات تطير وتنتج “رذاذًا” من المادة والمادة المضادة – وهي جسيمات تتولد في تصادمات فائقة السرعة لها خصائص معاكسة لخصائص المادة. 

قال غولين: “ستكون التأثيرات غير عادية”. 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com