لطالما اعتقد العُلماء أن الصوت عبارة عن موجات عديمة الكتلة، ولكن ما توصَّلت إليه الأبحاث الجديدة يُحطم الفهم التقليدي للصوت.
تنص النظريات القديمة للفيزياء على أنَّ الصوت ما هو إلا تقلُبات عديمة الكتلة في الضغط الذي ينتقل عبر الوسائط مثل الهواء والماء وطبلة الأُذن مثلًا، ولا يُمكنه السفر عبر الفضاء الخالي.
ما توصَّل إليه العُلماء في الورقة البحثية الجديدة التي قُدِمَت في 23 يوليو لمجلة “arXiv preprint” يُحطم الفهم التقليدي تمامًا.
وفقًا لتقرير نشرته مجلة “Scientific American”، يبدو أنَّ موجات الصوت تحمل كتلة سالبة، يبدو أنَّها تتحرك لأعلى بدلًا من السقوط على الأرض.
كما تُسمَّى جزيئات الضوء بالـ”فوتونات”، فإنَّ موجات الصوت الناشئة عن التفاعلات المُعقدة لجُزيئات السوائل تُسمَّى بالـ”فونونات”.
يقول رافائيل كريتشيفسكي (Rafael Krichevsky) وزميله أنجيلو إسبوزيتو (Angelo Esposito)، طالبا دراسات عليا في الفيزياء بجامعة كولومبيا، وألبرتو نيكولاس (Alberto Nicolis) وهم مَنْ قاموا بتلك الأبحاث، أنَّ تلك الفونونات لها كتلة سلبية طفيفة للغاية، وأنَّها تتحرك لأعلى بحركة طفيفة جدًا، وأنَّ تلك الفونونات ليست جُزيئات من النوع الذي يتخيله الناس عادة.
عندما تتحرك موجات الصوت في الهواء، فإنَّها تضغط على الجُزيئات من حولها فتهتز نتيجة لذلك، ولا يُمكن وصف وحساب هذه الاهتزازات بسهولة، ولكن يُمكن للباحثين استخدام رياضيات الجُسيمات لوصفها.
وقد اتضح للباحثين أنَّ هذه الفونونات لها كتلة صغيرة، مما يعني أنَّه عند تَعرُضها للجاذبية فإنَّها تتحرك بالاتجاه المُعاكس أي للأعلى.
ولفهم كيف يحدث هذا، تخيل أنَّ هناك سائل طبيعي يتعرض للجاذبية، فتقوم جُزيئات الموائع بالضغط على الجُزيئات أسفلها، بحيث تكون أقل كثافة قليلًا. يتحرك الصوت عادة بشكل أسرع خلال الوسائط الأكثر كثافة، فستكون سرعة الصوت في الجزء العُلوي أبطأ من الجزء السُفلي؛ مما يُؤدي إلى تشتيت الصوت لأعلى.
يقول كريتشيفسكي أنَّ هذه العملية تحدث بموجات صوتية واسعة النطاق، يتضمن ذلك كل الأصوات وإنْ كانت ضئيلة جدًا بما فيها الأصوات التي تصدر من فمك، فعلى سبيل المثال: صوتك عند قولك “مرحبًا” سينحني إلى السماء.
وكتب الباحثون أنَّ هذا التأثير ضئيل جدًا بحيث لا يُمكن قياسه بالتكنولوجيا الحالية.
إذا استمر هذا البحث في المزيد من التدقيق، فقد يعني ذلك أنَّ عُلماء الفيزياء كانوا مُخطئين بشأن شيء يُعتقَد أنَّه بسيط جدًا لدرجة أنَّه يتم تدريسه في فصول العُلوم بالمدرسة المُتوسطة.
إنَّ تكرار هذا الاكتشاف قد يكون صعبًا للغاية، فالتكنولوجيا الحالية ليست حساسة بالقدر الكافي لقياس كميات كتلك الكميات الضئيلة التي يُمكن أنْ تحملها موجات الصوت.
في الوقت الحالي، هذا الأمر نظري تمامًا، فالعُلماء ليسوا مُتأكدين من كيفية تَدفُق كتلة الفونونات.
كتابة: سارة محمد
مراجعة: ملاك فريد
تحرير: أسماء مالك
تصميم: أحمد سرور
