聲波可以反重力嗎

7月23日提交給期刊《arXiv》的一篇論文宣佈了一項令人吃驚的發現：聲音的質量是負的！它打破了傳統的理解。長期以來，人們這樣看待聲波：透過物質傳遞的一種無質量漣漪，推動分子做一種平衡運動，任何向前或向上運動均帶有一個大小相等、方向相反的運動。這種簡明的傳統模型，可以解釋大多數情況下聲音的行為，但實際上，這種理解並不完全正確。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”是一種能在非常小的尺度下描述聲音的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。克里切夫斯基在與哥倫比亞大學物理學研究生安吉洛·埃斯波西託（Angelo Esposito）和物理學副教授阿爾貝託·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象的那種粒子，比如原子或分子。克里切夫斯基在一封電子郵件中告訴媒體，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，聲子是描述由流體分子相互作用產生的聲波的一種方式。也就是說，儘管沒有物理粒子出現，研究人員仍可以用“粒子的數學”來描述聲音。於是，在這種思想的引導之下，研究人員發現：這些湧現出來的聲子有很小的質量，這意味著當重力拉著它們時，它們會向相反的方向移動。克里切夫斯基說：“在引力場中，聲子會向相反的方向緩慢加速，就像磚頭下落一樣。”

為了理解這其中的原理，我們可以想象一下普通重力向下作用的正常流體，因為流體粒子會壓縮下面的粒子，所以下方的流體密度會稍微大一些。物理學家們已經知道，聲音在密度較大的介質中的傳播速度通常比在密度較小的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的聲速慢。這導致聲子“偏轉”向上。克里切夫斯基稱這一過程也發生在大規模聲波中，包括從你嘴裡發出的所有聲音。雖然這個效應十分輕微，但只要距離足夠長，你說出的“你好”的聲音會向上彎曲“飄入”天空。

研究人員在這篇新論文中寫道，從目前看，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的輕微曲率並不是不可能的，有趣的是，重金屬音樂將是這類實驗的合適候選者。研究人員繼續寫道，這一發現確實會帶來一些後果，例如，在密集的中子星核中，聲波以接近光速的速度移動，反重力聲波應該會對整個恆星的行為產生切實影響。現在，這項發現完全處在理論層面上，還有待實驗的檢驗和完備的論證。

筆者覺得這項發現確實有著某種非同尋常的意義。我們想象一下，當我們周圍的聲音都在緩慢上升時，它們將在更發散的宇宙空間互相影響，這是否會對地球附近的太空環境產生作用呢？又是否會反作用於地表的聲源呢？網上流傳的宇航員在太空聽見的異常聲音，是否與此有關呢？總之，這項發現確實令人細思極恐。