为什么声音最大只有194分贝?如果声音超过194分贝,会发生什么?
声音的大小真的有上限吗?这个问题乍一听有点奇怪,毕竟我们总觉得声音大点没什么大不了的。但科学家告诉我们:声音的大小还真是有“天花板”的,而且这个极限值就是194分贝。那为什么声音最大只有194分贝呢?又如果声音真的超过了这个数,会发生什么可怕的事情呢?今天我们就一探究竟。

我们都知道,声音是由物体振动产生的,它通过介质(比如空气)传播,并能被我们的耳朵识别。一般来说,人耳能听到的声音频率范围是20Hz到20000Hz,低于或高于这个范围的声音,我们就听不见了。
我们平常听到的声音,大多是通过空气来传播的。如果问起“声音在空气中是怎么传播的”,估计很多人脑海里都会浮现出这样的画面:气体分子上下起伏,一波接一波,就像水波那样。

然而,实际上并不是这样。那种上下抖动的波,叫做“横波”;而空气中传播的声波,是“纵波”,分子不是上下摆动,而是前后挤压,靠密集与稀疏的节奏感前进。跟按压弹簧让它“呼哧呼哧”抖动的感觉差不多。

因此,声波其实是一种压力的波动,我们可以称它为“声压波”。它是在一个稳定的气压水平(比如1个标准大气压)上下波动的:有时候压强高一点,有时候低一点,就像是在空气中掀起一阵阵微型“气压海浪”。
我们听到的每一个声音,其实都有两个关键的属性:一是音高,也就是声音的“调子”高低。它取决于波长,波长越短,音调就越高。二是音量,也就是声音的“大小”。它取决于声压波的振幅,振幅越大,声音就越响。

所以,如果我们想要让声音变大,就得增大声压波的振幅。但问题来了:振幅能无限制增大吗?答案是:不能。
我们先从物理角度看看声波的“振幅”能有多大。
在地球表面的常温常压条件下,我们可以把正常空气压强看作是1个标准大气压,也就是101325帕(Pa)。如果声波的高压部分达到了2个标准大气压,那低压部分就刚好降到0,也就是说空气已经不能再“稀薄”了,这就是极限振幅了。换句话说,声音的振动再也不能超过这个“上下限”了。
在声学中,我们用“分贝”(dB)来表示声音的大小,它是一个对数单位,用来衡量声压与参考声压之间的差距。它的计算公式是:Gp = 20 × log₁₀(P / P₁)。

其中 P 是实际声压,P₁ 是参考声压(人耳能听到的最小声压,通常取 0.00002Pa)。将最大声压 202650Pa 代入公式中,你会发现:得出的结果正好是 194 分贝。
所以,194分贝并不是凭空拍脑袋定下的,而是通过物理计算得出的一个理论极限。在常温常压的空气中,这是声音所能达到的最大“响度”。
那如果超过194分贝,会发生什么?要搞清楚这个问题,我们还得加个前提条件,我们讨论的声音,依然是在地球表面、常温常压下的空气中传播。
如果你硬要“逼”声音超过194分贝,就意味着什么?意味着声压波的高压部分得超过2个标准大气压,而低压部分却已经到不了“零以下”了,因为空气压强没法是负数。这时候,波动就不是在1个标准大气压的两边来回摆动,而是直接“一边倒”了。

换句话说,这已经不是“声音”了。此时,声压波将变成一个不断扩张的“高压气泡”,一边猛烈推开周围空气,一边朝外扩散。这种东西,我们通常不再称之为声音,而是叫冲击波。
冲击波最典型的例子是什么?没错,就是爆炸。炸弹爆炸时产生的“咚”的一声,不光震耳欲聋,更会对周围造成破坏,这种破坏性的气压扩张就是声音超过194分贝后的表现。
冲击波的边缘是由被极度压缩的空气构成的。当这个边界扫过周围物体时,它会把累积的能量猛地释放出来,造成物理破坏,比如窗户被震碎、墙体开裂、人耳鼓膜破裂等等。

所以,如果你问“声音超过194分贝会怎样”,答案是:这已经不是在“听”声音了,而是在“挨炸”了。
总结一下:声音在常温常压空气中,音量的上限是194分贝,这是因为声压波无法超过2个标准大气压。这个上限不是人类听觉系统的限制,而是自然规律给声音设下的“封顶线”。 超过这个上限的声音,就不再是普通的声音,而是变成了破坏性的冲击波。