该科学团队在论文中指出:“精细结构常数和质子-电子质量比的微妙数值,以及二者之间的平衡,决定了恒星内部质子衰变和核合成等核反应,最终也促成了包括碳在内的基本化学元素的出现。这种平衡在宇宙空间提供了一个‘宜居范围’,允许恒星和行星的形成,也能够让支持生命的分子结构出现。我们的研究表明:精细结构常数和质子-电子质量比可以简单组合成为另一个无量纲的物理量,而这个量又对另一个重要的属性有着意想不到的特殊意义,这个属性就是波、或者说音速在固体和液体之中的传播速度。”
说了这么多,该团队最终得到的音速极限到底是怎么算出来的呢?
实际上,他们最终得到了一个音速的方程。推导过程比较复杂,我们就不赘述了,最后得到的音速极限等于精细结构常数乘以1/2质子-电子质量比的开平方再乘以光速,数学表达式为:
最后的计算结果是:音速的极限大约是每秒36公里,几乎是声音在金刚石中传播速度的2倍。
为了证明他们方程是否准确,研究团队对大量的固体和液体进行了测试,结果音速都符合这个方程。
他们还进行了另一个方式的验证:研究团队认为,音速会随着原子质量的增加而减小,那么它的极限速度就不会超过在质量最小的原子——氢原子中的传播速度。当然,为了传播得更快,他们测试的必须是生活中不可能见到的固体氢,这就要求其压力超过地表大气压100万倍,也就是1000兆帕的压强,才能将平时成气态的氢压缩为固态。
该团队并没有直接利用固态氢来进行测试,而是基于250到1000兆帕下固态氢的属性进行了相关的计算。结果表明,他们的方程依然成立。
至少从目前来看,该团队推导出来的方程还是一直适用的。如果在未来它依然能够不断地得到验证,那么我们就基本可以确定自己又掌握了一项物理学研究利器。甚至,在这次研究的成果之上,科学家们还可以更好地研究这个宇宙。
伦敦玛丽女王大学的物理学家Kostya Trachenko指出:“我们相信,这次研究的成果可以在科学领域有更加广泛的应用,比如它可以帮助我们寻找并理解与高温超导性、夸克-胶子等离子体甚至黑洞物理相关的各种性质的极限,像粘度、热导率等等。”
我们有句古话,叫做“授人以鱼不如授人以渔”。在以往,科学家们计算音速都是“鱼”,而这一次的方程很可能就是那个“渔”。如果它真的被证明是正确的,那么我们将会对宇宙有更加深入的了解。