負質量？研究人員發現奇怪的「負」引力

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聲音質量是負的，在你周圍慢慢上升，雖然很慢。這是一篇論文的結論，它打破了研究人員長期以來對聲波的傳統認識：無質量的波動穿過物質，給分子一個推力，但最終平衡任何向前或向上運動與相等或相反的向下運動。這是一個簡單明了的模型，可以解釋大多數情況下聲音的行為，但這並不完全正確。哥倫比亞大學物理學研究生拉斐爾·克里切夫斯基(Rafael Krichevsky)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單位——具有非常輕微的負質量，這意味著聲波向上傳播的速度非常緩慢。

博科園-科學科普：與哥倫比亞大學(Columbia University)物理學研究生安吉洛·埃斯波西托(Angelo Esposito)和哥倫比亞大學(Columbia University)物理學副教授阿爾貝托·尼科利斯(Alberto Nicolis)共同發表這篇論文的克里切夫斯基(Krichevsky)說：聲子不是大多數人通常想像的那種粒子，比如原子或分子。當聲音在空氣中傳播時，它會震動周圍的分子，但這種震動很難用分子本身的運動來描述。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複雜相互作用產生聲波的一種方式，並沒有物理粒子出現，但研究人員可以用粒子的數學來描述它。

長期以來，科學家們一直認為聲波是無質量的，而這幅環繞超音速噴氣機聲波圖像看起來確實是這樣。但新的研究表明事實並非如此。圖片：Shutterstock

研究人員發現，這些湧現出來的聲子有很小的質量，這意味著當引力「拉」著它們時，它們會向相反的方向移動。在引力場中，聲子會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行的，想像一下引力向下作用正常流體。流體粒子會壓縮下面的粒子，所以下面的密度會稍微大一些。物理學家們已經知道，聲音在密度較大的介質中傳播速度通常比在密度較小介質中的傳播速度要快，因此聲子上方的聲速要比密度略大的聲子下方聲速慢，這導致聲子「偏轉」向上。這一過程也發生在大規模聲波中，這包括了從你嘴裡發出的所有聲音——雖然只是非常輕微的。在足夠長的距離內，你說「你好」的聲音會向上彎向天空。

研究人員在沒有經過同行評議的新論文中寫道：這種影響太小，無法用現有技術來衡量。但在未來，利用超精確的時鐘來探測聲子路徑輕微曲率並不是不可能。(這位《新科學家》雜誌(New Scientist)在其有關重金屬音樂的原始報告中提出，重金屬音樂將是這類實驗的有趣候選者。)研究人員寫道，這一發現確實會帶來一些後果。在密集的中子星核中，聲波以接近光速的速度移動，反引力聲波應該會對整個星體行為產生真正的影響。不過，就目前而言，這完全是理論上的——當我們周圍的聲音都在上升時，這是值得深思的。

博科園-科學科普｜文：Rafi Letzter/Live Science

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