الصوت له كتلة سلبية ، ومن حولك ينجرف للأعلى وللأعلى - وإن كان ذلك ببطء شديد.
هذا هو استنتاج ورقة قدمت في 23 يوليو إلى مجلة arXiv ما قبل الطباعة ، والتي حطمت الفهم التقليدي الذي امتلكه الباحثون منذ فترة طويلة من الموجات الصوتية: كتموجات عديمة الكتلة التي تخترق المادة ، مما يمنح الجزيئات دفعة ولكن في نهاية المطاف يوازن أي الأمام أو أعلى حركة مع حركة هابطة مساوية ومعاكسة. وتقول الصحيفة الجديدة إن هذا نموذج مباشر يشرح سلوك الصوت في معظم الظروف ، ولكنه ليس صحيحًا تمامًا.
قال رافائيل كريتشيفسكي ، وهو طالب دراسات عليا في الفيزياء في جامعة كولومبيا ، إن الفونون - وهو وحدة اهتزاز تشبه الجسيمات يمكنها وصف الصوت بمقاييس صغيرة جدًا - له كتلة سلبية طفيفة جدًا ، وهذا يعني أن الموجات الصوتية تنتقل إلى الأعلى قليلاً جدًا.
قال كريشيفسكي ، الذي نشر الورقة مع أنجيلو إسبوزيتو ، وهو طالب دراسات عليا في الفيزياء في جامعة كولومبيا ، وألبرتو نيكولس ، أستاذ الفيزياء المساعد في كولومبيا ، إن الفونونات ليست جزيئات من النوع الذي يتخيله معظم الناس عادةً ، مثل الذرات أو الجزيئات.
عندما يتحرك الصوت عبر الهواء ، فإنه يهتز الجزيئات المحيطة به ، ولكن لا يمكن وصف هذا الاهتزاز بسهولة بواسطة حركة الجزيئات نفسها ، أخبر Krichevsky Live Science في رسالة بريد إلكتروني.
وبدلاً من ذلك ، تمامًا مثلما يمكن وصف موجات الضوء بالفوتونات ، أو جزيئات الضوء ، فإن الفونونات هي طريقة لوصف الموجات الصوتية التي تنشأ من التفاعلات المعقدة لجزيئات السوائل ، على حد قول كريشيفسكي. لا يظهر جسيم مادي ، ولكن يمكن للباحثين استخدام رياضيات الجسيمات لوصفها.
وأظهر الباحثون أن هذه الفونونات الناشئة لها كتلة صغيرة ، مما يعني أنه عندما تسحبها الجاذبية ، فإنها تتحرك في الاتجاه المعاكس.
وقال كريتشيفسكي: "في مجال الجاذبية ، تتسارع الفونونات ببطء في الاتجاه المعاكس الذي تتوقعه ، على سبيل المثال ، سقوط لبنة".
لفهم كيفية عمل ذلك ، تخيل مائعًا طبيعيًا تعمل فيه الجاذبية إلى أسفل. ستضغط جزيئات السوائل على الجسيمات الموجودة تحتها ، بحيث تكون أكثر كثافة إلى الأسفل قليلاً. يعرف الفيزيائيون بالفعل أن الصوت يتحرك عادةً بشكل أسرع من خلال الوسائط الأكثر كثافة من الوسائط الأقل كثافة - لذا فإن سرعة الصوت فوق الصوتي ستكون أبطأ من سرعة الصوت عبر الجسيمات الأقل كثافة قليلاً تحته. وقال كريتشيفسكي إن ذلك يجعل الفونون "ينحرف" إلى الأعلى.
قال كريتشيفسكي إن هذه العملية تحدث مع الموجات الصوتية على نطاق واسع أيضًا. يتضمن ذلك كل صوت يخرج من فمك - ولو بشكل طفيف للغاية. على مسافة طويلة بما فيه الكفاية ، ينحني صوتك الذي تقول "مرحبًا" لأعلى في السماء.
وكتب الباحثون في الورقة الجديدة التي لم تتم مراجعتها من قبل الأقران أن التأثير صغير للغاية بحيث لا يمكن قياسه بالتكنولوجيا الحالية.
ولكن ليس من المستحيل إجراء قياس دقيق للغاية على مدار الساعة باستخدام ساعات فائقة الدقة تكشف عن الانحناء الطفيف لمسار الفونون. (اقترح العالم الجديد أن الموسيقى المعدنية الثقيلة ستكون مرشحة ممتعة لمثل هذه التجربة في تقريرهم الأصلي عن هذا الموضوع.)
وكتب الباحث أن هناك عواقب حقيقية لهذا الاكتشاف. في النوى الكثيفة للنجوم النيوترونية ، حيث تتحرك الموجات الصوتية بسرعة الضوء تقريبًا ، يجب أن يكون للموجة الصوتية المضادة للجاذبية تأثيرات حقيقية على سلوك النجم بأكمله.
على الرغم من ذلك ، هذا أمر نظري تمامًا في الوقت الحالي - وهو أمر يجب التفكير فيه عندما ينخفض الصوت في كل مكان حولنا.
