研究人员发现了为什么奇怪的“负”引力是负质量。
音质是负的,在你周围慢慢上升,虽然很慢。这是一篇论文的结论,打破了研究人员长期以来对声波的传统认识:无质量波穿过物质,给了分子一个推力,但最终用相等或相反的向下运动平衡了任何向前或向上的运动。这是一个简单明了的模型,可以解释绝大多数情况下声音的行为,但并不完全正确。哥伦比亚大学物理学研究生拉斐尔·克里切夫斯基(Rafael Krichevsky)说:声子是一种振动单位,可以在非常小的尺度上描述类似于粒子的声音——它具有非常轻微的负质量,这意味着声波传播的速度非常慢。
博科公园-科普:与哥伦比亚大学物理学研究生安杰洛·埃斯波西托(Angelo Esposito)和哥伦比亚大学物理学副教授阿尔贝托·尼克利斯(Alberto Niccolis)共同发表这篇论文的克里切夫斯基说:声子并不是大多数人通常认为的粒子,比如原子或分子。声音在空气中传播时,会使周围的分子产生振动,但这种振动很难用分子本身的运动来描述。相反,就像光波可以被描述为光子或光的粒子一样,声子是描述流体分子复杂相互作用产生声波的一种方式,没有物理粒子出现,但研究人员可以用粒子的数学来描述它。
研究人员发现,这些新兴声子的质量很小,这意味着当重力“拉动”它们时,它们会向相反的方向移动。在引力场中,声子会慢慢向反方向加速,就像砖头一样。为了理解这是如何工作的,想象重力向下作用于正常的流体。流体粒子会压缩下面的粒子,所以下面的密度会略高。物理学家已经知道,声音在密度较大的介质中传播的速度通常比在密度较小的介质中传播的速度快,因此声子上方的声速比密度稍大的声子下方的声速慢,这导致声子向上“偏转”。这个过程也发生在大规模的声波中,它包括所有从你嘴里发出的声音——尽管只是非常轻微。在足够长的距离内,你说“你好”的声音会向上弯向天空。
研究人员在一篇未经同行评议的新论文中写道,这种影响太小,现有技术无法衡量。但未来用超精密时钟探测声子路径的微小弯曲也不是不可能。(《新科学家》在其关于重金属音乐的原始报告中提出,重金属音乐将是这类实验的有趣候选对象。研究人员写道,这一发现确实有一些后果。在致密的中子星核心中,声波以接近光速的速度运动,反重力声波应该会对整颗恒星的行为产生真正的影响。然而,就目前而言,这完全是理论上的——在我们身边的呼声日渐高涨的时候,这是值得深思的。