聲音可能有負(fù)質(zhì)量?研究人員發(fā)現(xiàn)奇怪的“負(fù)引力”
聲音質(zhì)量是負(fù)的,在你周圍慢慢上升,雖然很慢。這是一篇論文的結(jié)論,它打破了研究人員長(zhǎng)期以來對(duì)聲波的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí):無(wú)質(zhì)量的波動(dòng)穿過物質(zhì),給分子一個(gè)推力,但最終平衡任何向前或向上運(yùn)動(dòng)與相等或相反的向下運(yùn)動(dòng)。
這是一個(gè)簡(jiǎn)單明了的模型,可以解釋大多數(shù)情況下聲音的行為,但這并不完全正確。哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)研究生拉斐爾·克里切夫斯基(RafaelKrichevsky)說:聲子即一種能在非常小的尺度下描述聲音類似粒子的振動(dòng)單位——具有非常輕微的負(fù)質(zhì)量,這意味著聲波向上傳播的速度非常緩慢。
博科園-科學(xué)科普:與哥倫比亞大學(xué)(ColumbiaUniversity)物理學(xué)研究生安吉洛·埃斯波西托(AngeloEsposito)和哥倫比亞大學(xué)(ColumbiaUniversity)物理學(xué)副教授阿爾貝托·尼科利斯(AlbertoNicolis)共同發(fā)表這篇論文的克里切夫斯基(Krichevsky)說:聲子不是大多數(shù)人通常想象的那種粒子,比如原子或分子。當(dāng)聲音在空氣中傳播時(shí),它會(huì)震動(dòng)周圍的分子,但這種震動(dòng)很難用分子本身的運(yùn)動(dòng)來描述。相反,正如光波可以被描述為光子或光的粒子一樣,聲子是描述流體分子復(fù)雜相互作用產(chǎn)生聲波的一種方式,并沒有物理粒子出現(xiàn),但研究人員可以用粒子的數(shù)學(xué)來描述它。
長(zhǎng)期以來,科學(xué)家們一直認(rèn)為聲波是無(wú)質(zhì)量的,而環(huán)繞超音速噴氣機(jī)聲波圖像看起來確實(shí)是這樣。但新的研究表明事實(shí)并非如此。
研究人員發(fā)現(xiàn),這些涌現(xiàn)出來的聲子有很小的質(zhì)量,這意味著當(dāng)引力“拉”著它們時(shí),它們會(huì)向相反的方向移動(dòng)。在引力場(chǎng)中,聲子會(huì)向相反的方向緩慢加速,就像磚頭一樣。為了理解這是如何運(yùn)行的,想象一下引力向下作用正常流體。流體粒子會(huì)壓縮下面的粒子,所以下面的密度會(huì)稍微大一些。
物理學(xué)家們已經(jīng)知道,聲音在密度較大的介質(zhì)中傳播速度通常比在密度較小介質(zhì)中的傳播速度要快,因此聲子上方的聲速要比密度略大的聲子下方聲速慢,這導(dǎo)致聲子“偏轉(zhuǎn)”向上。這一過程也發(fā)生在大規(guī)模聲波中,這包括了從你嘴里發(fā)出的所有聲音——雖然只是非常輕微的。在足夠長(zhǎng)的距離內(nèi),你說“你好”的聲音會(huì)向上彎向天空。
研究人員在沒有經(jīng)過同行評(píng)議的新論文中寫道:這種影響太小,無(wú)法用現(xiàn)有技術(shù)來衡量。但在未來,利用超精確的時(shí)鐘來探測(cè)聲子路徑輕微曲率并不是不可能。(這位《新科學(xué)家》雜志(NewScientist)在其有關(guān)重金屬音樂的原始報(bào)告中提出,重金屬音樂將是這類實(shí)驗(yàn)的有趣候選者。)研究人員寫道,這一發(fā)現(xiàn)確實(shí)會(huì)帶來一些后果。
在密集的中子星核中,聲波以接近光速的速度移動(dòng),反引力聲波應(yīng)該會(huì)對(duì)整個(gè)星體行為產(chǎn)生真正的影響。不過,就目前而言,這完全是理論上的——當(dāng)我們周圍的聲音都在上升時(shí),這是值得深思的。