汪诘杂谈丨我天，声音很可能有质量

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前几天，我很喜欢的古哥古点节目做了一期闲谈，标题是“声波有质量吗？”，其实我几乎和他同时注意到了科学美国人的本月的这篇最新文章，我每天晚上都会刷科学美国人的推特，如果发现好玩的事情，我都会记下来。

这篇文章是 2019 年 3 月 11 日发表在《科学美国人》的官网的，当时我看到就觉得很有意思，让我的助理小编全文翻译出来，我放在桌面上就一直想讲来着，但总是腾不出空。

既然古哥已经做了一期节目了，那也省的我花力气展开聊了，推荐大家先听一下古哥的那期节目，然后呢，我把小编翻译的文章全文给念一下，算是给古哥的那期节目做一个小小的补充：

原文地址：

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如果你认为牛顿提出的与他同名的力学定律是人类过去四百年探索经典物理学的巅峰，这很正常。但有一项新的研究让人颇感意外，它暗示我们，似乎在经典物理学领域，还有秘密等待着我们解锁，而且这个秘密隐藏得并不深。直接说吧，这项研究指的就是听力范围内待解的谜题。

一组科学家建立了一套理论，他们推测声波具有质量，这意味着声音会直接受到重力的影响，相关论文发表在了《物理评论快报》上。声子与微观粒子相似，是集体激发的，它负责将声波传播到介质中。这组科学家认为声子可能在引力场中表现出了微小的质量。哥伦比亚大学的安戈洛·艾斯派西多是论文的第一作者，他表示：“你可能以为像这样的经典物理的结论，人们已经知道很久了，但其实这是我们偶然发现的，纯粹是凑巧。”

这篇新论文的基础是艾斯派西多和他的同事在去年发表的一篇论文。去年的论文中，来自哥伦比亚大学的埃尔伯特·尼可李斯和来自卡内基梅隆大学的里卡多·彭柯首次提出：声子在超流体中可能是有质量的。然而最新的研究显示这种效应也适用于其他材料，包括常规的液体和固体，甚至是空气本身。

虽然科学家们预计声子携带的质量非常微小，与一个氢原子相当，大约是 10^(-24) 克，但实际上它是可以被测量的。只是当你真地去测量它的时候，会发现一些极其反直觉的东西。声子的质量是负的，意味着它们往“上”掉。一段时间后，它们的轨迹会逐渐远离地球这样的引力源。彭柯表示：“如果它们的引力质量是正的，它们就会往下掉。而因为它们的引力质量是负的，所以声子往上掉。”而它们掉下的量同样很小，取决于声子穿过的介质。声音在水中的移动速度是 1.5 千米/秒，声子的负质量将使声音以差不多 1 dgree/秒的程度漂移。这相当于超过 15 千米才偏转 1 degree ，测量上难如登天。（插一句，原文用的是degree，我想应该不是指的角度的1度，具体指什么单位，我暂时也没时间去查证）

虽然难度很大，但这样的测量并不是绝无可能的。艾斯派西多指出：为了区分出声子的质量，研究人员可以在声速非常慢的介质中寻找它们。这在超流体氦中就是可能的。因为在那里声速可以下降至低于每秒数百米，并且单个声子的通过可以转移与一个原子等效的物质。

研究人员除了寻求通过外来物质放大的微小效应外，还有另外一个选择——他们可以通过仔细研究极强的声波来寻找更明显的携带着质量的声子的信号。艾斯派西多认为，地震就有可能被用来研究。根据他的计算，9 级地震释放出的能量就可以让原子钟测量到地震中声波的重力加速度的变化。（虽然目前的技术对探测地震波的引力场还不够灵敏，但是未来的技术进步会使其成为可能。）

具有质量的声波不太会对我们的日常生活产生重大的影响，但长久以来这么重要的一种可能性却被我们忽视掉了，这件事情本身挺有趣的。来自卡内基梅隆大学的伊拉·罗切斯特说：“这篇论文发布之前，人们都认为声波不会传递质量。从这个意义上来说，这是一项了不起的研究成果。因为经典力学从牛顿时期以来就这么毅然矗立着，这其中有了任何新发现，第一反应都是应该早就被搞懂了吧。伊拉本人没有参与这项研究。

“

事实上如果你研究得足够深入，即使在这种存续了几个世纪的领域中，你还是可以有新发现的

”

至于为什么之前没被人发现过，艾斯派西多表示自己无从知晓。他说：“也许因为我们都是高能物理学家，更关注引力这个领域。这不是什么用理论没法解释得通的东西。按照常规，数年前人们就应该发现它了。”

这就是今天的杂谈，我说了，杂谈就是杂，看到什么好玩的就说说。下期再见

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