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声音有速度限制。物理学家在10月9日的《科学进展》(Science Advances)中提出,在正常情况下,它的波传播速度不能超过每秒36公里。

声音在不同的物质中以不同的速度传播——例如,声音在水中传播的速度比在空气中快。但在地球上自然存在的条件下,任何物质都不能承载超过这个极限的声波,这个极限大约是声波在空气中传播速度的100倍。

这个团队的推理基于著名的物理方程式和数学关系。巴黎高等工业学校的凝聚态物质物理学家Kamran Behnia说:“考虑到这个简单的论点,这表明(研究人员)正在触及一些非常深奥的东西。”

速度极限的方程依赖于基本常数,也就是主宰宇宙的特殊数字。其中一个数字,光速,设定了宇宙的终极速度极限——没有什么能比光速更快了。另一个被称为精细结构常数,它决定了带电粒子相互推拉的强度。当与另一个常数(质子和电子的质量之比)以正确的排列组合时,这些数字就产生了声速极限。

声波由原子或分子的振动组成,沐鸣平台登陆线路当一个粒子与另一个粒子碰撞时,声波就会穿过材料。波的速度取决于各种因素,包括将物质结合在一起的化学键的类型以及原子的质量。

凝聚态物理学家克斯特亚·特拉琴科和他的同事们发现,以前在各种液体和固体中测量的声速都没有超过提议的极限。用金刚石测得的最快速度只有理论最大速度的一半左右。

这个极限只适用于在地球上常见的压力下的固体和液体。在地球大气压力数百万倍的情况下,声波传播的速度会更快,可能会超过这个极限。

一种被认为具有高声速的物质只存在于如此高的压力下:氢被挤压到足以变成固体金属(SN: 6/28/19)。这种金属从未被令人信服地制造出来,因此研究人员计算出了预期的速度,而不是使用测量方法。计算表明,如果超过地球大气压力的600万倍,声速限制将被打破。

在声音的最大速度中,基本常数的作用是由声波穿过物质的方式决定的。声音的传播要感谢邻近原子电子的电磁相互作用,这就是精细结构常数发挥作用的地方。质子-电子的质量比之所以重要,是因为尽管电子相互作用,但原子核会因此而移动。

精细结构常数和质子-电子质量比是无量纲常数,这意味着它们没有单位(因此它们的值不依赖于任何特定的单位系统)。这样的无量纲常数令物理学家着迷,因为这些值对于我们所知的宇宙的存在至关重要(SN: 11/2/16)。例如,如果精细结构常数被显著地改变,恒星、行星和生命就不可能形成。但是没有人能解释为什么这些重要的数字具有它们所具有的价值。

伦敦玛丽皇后大学的Trachenko说:“当我晚上睡不着的时候,我有时会想这件事。”所以他和他的同事们正在将这个谜团从宇宙领域扩展到更普通的概念,比如声速。在4月24日的《科学进展》杂志上,Trachenko和俄罗斯特罗里茨克高压物理研究所的合著者Vadim Veniaminovich Brazhkin也报道了液体可能的最低粘度。

粘度极限取决于普朗克常数,它是量子力学的核心数字,是在非常小的尺度上支配物理的数学。特拉琴科说,沐鸣平台登陆线路如果普朗克常数再大100倍,“水就会像蜂蜜一样,这可能就是生命的终结,因为细胞的流动效率会降低。