音速是多少(科学家给出速度极限)
声波通过原子之间的相互作用传播,这限制了它们的速度。图片来源:Alex Drai/Alamy
自1905年爱因斯坦提出狭义相对论以来,任何一种波——无论是电磁波还是引力波——在真空中传播的宇宙速度极限就已经为人所知。
然而,声音在固体或液体中运动的最大速度直到最近才被首次计算出来——约为每秒36公里,仅为true 空中光速的1/8000。10月9日,相关研究发表在《科学进展》上。
为了进行这种计算,英国伦敦玛丽女王大学的科斯塔亚·特拉琴科和他的同事们从两个著名的物理常数入手:质子-电子质量比和精细结构常数。
Trachenko说,即使这些值有一点点变化,宇宙也根本不是这样。
“如果这些常数发生百分之几的变化,那么质子就可能不稳定,甚至可能没有恒星合成重元素的过程,然后就没有碳,没有生命了。”他说。
声音是一种波,通过相邻粒子的相互作用来传播,所以它的速度取决于材料的密度和材料中原子的组合。声速受到原子运动速度的限制。
Trachenko和他的同事利用这一事实、质子-电子质量比和精细结构常数计算出声音在任何液体或固体中传播的最大速度:大约每秒36公里。
“一般认为金红豆博客刚性石的声速最高,因为它是最硬的材料,但我们不知道它是否有理论上的基本极限。”特拉琴科说。理论极限大约是钻石音速的两倍。
声速也取决于材料中原子的质量。因为红豆博客,这位研究员预言了固态金属氢(理论上存在于巨行星中心的一种物质,但实验室证据一直有争议)应该具有最高的音速。
他们计算出速度应该接近理论极限。他们还研究了133种材料的实验数据,发现没有一种突破极限。
然而,爱丁堡大学的格雷姆·阿克兰表示,尚不清楚计算结果是否是限速。
“我看不出一个很好的理由来解释为什么它是一个界限。我并不完全信服。”他说,需要做更多的工作来确定声音如何在重元素中传播。
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