上面回答真空能传声的前瞻研究,是近十年人们在声子传导学科上的一个重要实验突破。理论上声子在固体中通过扩散传播,形成传热,但近十年不断有实验发现,存在一种微纳尺寸下的弹道声子传播方式,在声子平均自由程内,或者在两次碰撞时间内,声子的传递是类辐射的,也就是弹道的。进而有了科学家对于微纳尺寸下的弹道传热研究。
这种传热有很多的解释途径。量子涨落也好,声子辐射也好,弹道传热也好等等等等,均在表达一个科学图像,那就是当年把固体振动能量,量子化表述成的声子,已经不再是经典的图景了,随着进一步研究,和各类精密仪器的发展,声子应该有的量子特性,都能被相对宏观的现象表达出来。
真空传热,就是声子的量子特性表达。
鄙人不才,讲了些不严谨的的说法,希望对你有用。
实际上在特殊的情况下,声音是可以通过真空传播的[1]。
这不是民科,这是Nature上发表的文章[2]。
我们先来说说为什么一般认为真空不能传播声波:因为声波是一种机械波(声波大多数情况下是纵波,但是在固体中传播时也可以是横波),而机械波的传播需要介质。真空,大家认为就是空的,没有任何介质,因为不能作为传播声波的媒介。
但是真空真的就是绝对的空吗?
根据量子场论,一个包含作用粒子的基态(或真空态)不单纯只是个空无一物的空间, 它包含了存活时间很短虚正反粒子对,从真空中产生并彼此湮灭。
以上这段话来源于维基百科[3]。而这些虚粒子的产生,来源于不确定性关系 [4],也就是说,拥有能量为 而寿命小于 的虚粒子对一直在真空中生成和湮灭——换言之,真空并不是绝对的空。
既然真空不是绝对的空,那么理论上声波就有可能在真空中传播。实际上,加州大学伯克利分校的Xiang Zhang教授课题组就观察到了这一现象,并且论文发表在了Nature上[2][5]。
他们研究了高温物体的能量向低温物体传播的过程,物体中间隔着350-800 nm厚的真空。他们发现当距离小于500 nm时,热量能通过声波的形式进行传播(Phonon heat transfer)——他们在实验中已经排除了其他热传递方式的影响。
总结:声音是机械波,而机械波的传播需要介质。真空一般被认为是“空的”而没有足够的介质,所以难以传播声波。但是,由于量子涨落的缘故,真空不是绝对的空,因此在一定的程度上还是可以传播声波的。