音速能否逼近光速？

1樓：Nemesis XX

不是真空光速嗎？光在介質中速度會降低的。有大哥在2023年整了個低溫氣體，測出光速在裡邊是17m/s。資料發在自然雜誌上，這速度絕壁比音速低。

Lene Vestergaard Hau, "Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas", Nature, Vol. 397, pages 594–598

2樓：半畝xinyun

有意思的問題。

直覺上不能。有質量的粒子傳播速度低於無質量的粒子傳播速度，光子是沒有質量的。聲音的傳播目前來看，都依靠有質量的粒子。

3樓：

[1408.5116] Sound velocity bound and neutron stars

另有同文章PRL源：Sound Velocity Bound and Neutron Stars

簡單來說，根據這篇文章的預期，隨著物質的密度和溫度公升高，介質內聲速將逼近真空光速除以根號3，即聲速只能逼近到大約0.577c這個值。

但是它也同時提及，目前我們發現了質量為2個太陽質量的中子星，而符合上述推測限制的一切物質都太軟，不足以形成這個質量的中子星。

圖源：http://www.2physics.com/2015/01/sound-velocity-bound-and-neutron-stars.html

上圖為文章作者預期的這類中子星內的聲速-能量密度關係，黑色實線為文章理論預期，紅色虛線與藍色點線為根據觀測到的中子星質量而推測的結果，可以看出它們都需要在某個能量密度區間（300到400 MeV/fm附近）突破該限制，才足以形成這種中子星。因此這可能暗示某些額外自由度的存在。

所以結論是：目前理論預期聲速應當小於真空光速除以根號3，而有天文觀測結果表明實際上或許存在略微超過這個限制的狀態。非常逼近光速則是目前看來不行的。

4樓：秉雨

滿足線性近似的情況下

氣體中聲速為，固體中縱波的聲速為

顯而易見，密度越大聲速越小。

中子星的泊松比和楊氏模量的值不清楚，不然代入計算就好了。

對於振幅較大、質點振動速度較大的非線性情況，比較複雜就不列公式了。

5樓：RNAVision

首先，音速與密度有關，但和你想的正相反，密度越大音速越低。

但為什麼現實中密度越大的物質音速越高呢，因為這些物質的彈性模量更大，彈性模量越大音速越大。

中子星的彈性模量我還沒概念，這個問題恐怕回答不了你。