自从艾萨克·牛顿提出他同名的运动定律以来，你可能会认为我们对经典物理学的理解已经达到了顶峰。但令人惊讶的新研究表明，仍然有秘密等待被发现，它们隐藏在显眼的地方——或者，至少在这种情况下，就在我们的听力范围内。
在《物理评论快报》上发表的一篇论文中，一组科学家提出了声波具有质量的理论，这意味着声音会直接受到重力的影响。他们认为，声子，即负责在介质中传输声波的类粒子集体激发，可能会在引力场中表现出微小的质量。“你会认为像这样的经典物理学结果早就应该知道了，”哥伦比亚大学的安吉洛·埃斯波西托说道，他是这篇论文的主要作者。“这是我们几乎偶然发现的。”
埃斯波西托和他的同事们在去年发表的一篇论文的基础上进行了研究，该论文由哥伦比亚大学的阿尔贝托·尼科利斯和卡内基梅隆大学的里卡多·彭科首次提出，声子可能在超流体中具有质量。然而，最新的研究表明，这种效应也应该适用于其他材料，包括普通液体和固体，甚至空气本身。
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虽然声子携带的质量预计会很小——与氢原子相当，约为10–24克——但它实际上可能是可测量的。但是，如果你去测量它，你会发现一些非常违反直觉的事情：声子的质量将是负的，这意味着它们会“向上”坠落。随着时间的推移，它们的轨迹将逐渐远离像地球这样的引力源。“如果它们的引力质量是正的，它们就会向下坠落，”彭科说。“因为它们的引力质量是负的，声子会向上坠落。” 它们“坠落”的量同样很小，取决于声子传播的介质。在水中，声音以每秒1.5公里的速度传播，声子的负质量会导致它以每秒约1度的速度漂移。但这相当于在15公里范围内变化1度，这将极其难以测量。
尽管测量可能很困难，但这样的测量仍然应该是可能的。埃斯波西托指出，为了区分声子的质量，人们可以在声速非常慢的介质中寻找它们。这在超流体氦中可能是可能的，在那里声速可以降至每秒数百米或更低，并且单个声子的通过可能会改变一个原子等效的物质。
或者，研究人员可能不是寻找通过奇异物质放大的微小效应，而是通过仔细研究极强的声波来寻找携带质量的声子的更明显的迹象。埃斯波西托说，地震提供了一种可能性。根据他的计算，9级地震会释放足够的能量，从而使用原子钟可以测量地震声波引起的引力加速度变化。（尽管目前的技术不够灵敏，无法检测到地震波的引力场，但未来技术的进步可能会使这成为可能。）
声波具有质量不太可能对日常生活产生重大影响，但如此基本的东西长期以来被忽视的可能性令人着迷。“直到这篇论文，人们还认为声波不传输质量，”卡内基梅隆大学的艾拉·罗斯坦说，他没有参与这项研究。“所以从这个意义上说，这是一个非常了不起的结果。因为每当你发现经典物理学中的任何新结果时，考虑到它自牛顿时代以来就存在了，你会认为它已经被完全理解了。如果你足够仔细地观察，你甚至可以在研究了几个世纪的领域中找到新的[想法]。”
至于为什么以前从未发现过这一点，埃斯波西托也不确定。“也许是因为我们是高能物理学家，引力更像是我们的语言，”他说。“这不是什么理论上的胡言乱语。原则上人们可能在多年前就发现了它。”