Как выясняется, звуковые волны имеют отрицательную массу, и теперь даже такую музыку как хэви-метал нельзя назвать тяжелой, поскольку звуковые волны имеют массу и могут взаимодействовать посредством гравитации, но при этом масса их отрицательна. Другими словами, звук плывет вверх.
Трое физиков из Колумбийского университета предлагает новую теорию фононов — они предполагают, что те могут иметь отрицательную массу и, как следствие, отрицательную гравитацию. Анджело Эспозито, Рафаэль Кричевский и Альберто Николис написали статью, подтверждающую их теорию, включая математические расчеты, и загрузили ее на сервер препринтов xrXiv.
Большинство теорий изображают звуковые волны скорее как коллективное событие, чем как физические явления. Их рассматривают как движение молекул, сталкивающихся друг с другом, как шаров на бильярдном столе — энергия одного шара, сбивающего другой, и так далее — любое движение в одном направлении компенсируется движением в противоположном направлении. В такой модели звук не имеет массы и, следовательно, на него не может воздействовать гравитация. Но в этой истории может быть и нечто большее. В своей статье исследователи предполагают, что нынешняя теория не полностью объясняет все, что наблюдается со звуком.
В последние годы физики придумали слово для описания поведения звуковых волн в очень маленьком масштабе — фонон. Он описывает, как звуковые колебания вызывают сложные взаимодействия с молекулами, что позволяет звуку распространяться. Этот термин оказался полезным, поскольку позволяет применять к звуку принципы, которые ранее применялись к реальным частицам. Но никто не предположил, что они на самом деле являются частицами, а значит, не должны иметь массы. В своей работе исследователи предполагают, что фонон может иметь отрицательную массу и поэтому также может иметь отрицательную гравитацию.
Чтобы понять, как это возможно, исследователи используют в качестве примера контейнер, наполненный жидкостью. В чашке с водой частицы воды на дне чашки более плотные, чем наверху — это потому, что сила тяжести тянет их вниз. Но также общеизвестно, что звук распространяется быстрее при движении через более плотный материал. Что же происходит с фононом, когда он сталкивается с этой разницей? Исследователи предполагают, что он будет отклоняться вверх, проявляя качества отрицательной гравитации. Далее они предполагают, что то же самое может происходить со звуком в воздухе вокруг нас, заставляя его слегка повышаться. Они признают, что такой рост будет слишком мал для измерения существующим оборудованием, но отмечают, что усовершенствования в технологиях могут когда-нибудь вскоре доказать правильность их теории.
Общепринятое утверждение о том, что звуковые волны не переносят массу, верно только в линейном порядке. На самом деле, звуковые волны действительно несут массу — в частности, гравитационную массу. Это означает, что звуковая волна не только подвергается воздействию гравитации, но и создает крошечное гравитационное поле.
