这个帖子以前贴过,
但是感觉它很重要,
由于可以估算出“以太”的静质量,
(但愿是中国人首先估算出的?)
而且还可以借此估算出很多粒子的静质量,
所以或许是一个研究“粒子物理”的基础实验方法?
现在的所谓“粒子物理”还是基于“量子物理”,
不管最后的计算公式是否准确,
其推导过程还是过于复杂,
特别是“波函数”的由来,一直是个问题?
作为质朴的“粒子物理”应该建基于同样简单质朴的实验基础之上?
思路:
假设声速与声介质粒子的静质量之间存在某种规律,
如果以太具有静质量,
那么假设:以太中的声速=光速,
这样就可以反推出(估算)以太的静质量了,
估算的结果是:
m =6.1275 * 10^-38 (千克)
具体分析如下:
小振幅声波的传播速度可以准确地写作:
v=sqrt[(RT/M)(f+gR/hC)]
其中的参数f、g、h与压强p对温度T的偏导相关,
M是分子量(等于摩尔质量),
对理想气体,PV=nRT,于是:
v=sqrt(RTγ/M)=sqrt(γP/ρ)
γ-- 比热比,
ρ-- 气体密度=nM/V,
M-- 分子量,
从公式可知,小分子量M和低密度ρ气体的声速都比较高,
比如在T=0摄氏度下的不同分子量气体中的声速为:
氢气H2: 1284(m/s)---分子量=2,
氦He: 965(m/s)---原子量=4,
水蒸气H2O: 494(m/s)---分子量=18,
氖Ne: 435(m/s)---分子量=20,
一氧化碳CO: 338(m/s)---分子量=28,
二氧化碳CO2:259(m/s)---分子量=44,
二硫化碳CS2:189(m/s)---分子量=76,
总结以上规律,一般的在等温条件下有:
v/u=sqrt(Mu/Mv)
以上参见:马大猷《声学手册》(超星下载)
比如:氢气的分子量是二硫化碳的1/38,
所以其声速就接近二流化碳声速的sqrt(38)倍,
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估算“以太”的静质量:
假设:
v=氢气中的声速,
c=以太中的声速---光速,
Mc=以太的质量,
Mv=氢气的质量,
由于在等温条件下有:
v/c = sqrt(Mc/Mv)
Mc = (Mv)vv/cc
=(3.345×10^-27) (1284)^2 / (3*10^8)^2
=[(3.345)10^-27] (1.648656)10^6 / (9.0)10^16
=[(3.345)(1.648656)/(9.0)] 10^-37
=6.1275 * 10^-38
所以估计以太的静质量Mc=6.1275 * 10^-38 (kg)
对比:
氢分子的绝对质量=3.345×10^(-27) kg,
介子是电子质量的200倍= 10^(-28) kg,
电子的静质量 = 10^(-30) kg,
介子大约是氢气质量的1/100,所以如果有“介子气”的话,
其中的声速应该大约是氢气的10倍:
即:u= v/sqrt(Mu/Mv)= 12000(m/s),
电子的静质量大约是氢气的1/10000,
所以“电子气”中的声速大约是氢气中的100倍:
即:u= v/sqrt(Mu/Mv)= 120000(m/s),
粒子(电子或介子)的振动当然还会引起以太的振动,
所以应该可以测到同一振动频率下的两个速度,
一个是光速(电磁波---以太波),
另一个就是以该种粒子为介质的声速了,
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固体中的声速一般为v=sqrt(E/ρ) (细长金属中的声速)
以下是各种金属中的声速,可以看出固体中的声速也与原子量强相关:
名称......分子量M.......声速v.......密度ρ......弹性模量E
铍(Be)-----9----------12890m/s-----1.87----------308
铝(Al)-----27-----------6420--------2.7------------70
钛(Ti)-----48-----------6070--------4.5-----------110
铁(Fe)-----56-----------5960--------7.9-----------195
镍(Ni)-----59----------[6040]-------8.9-----------205
铜(Cu)-----64-----------5010--------8.9-----------124
锌(Zn)-----65-----------4210--------7.1------------97
银(Ag)----107-----------3650-------10.5------------76
锡(Sn)----119-----------3320--------7.3------------47
钨(W)-----184----------[5410]------19.3-----------360
铂(Pt)----195-----------3260-------21.5-----------168
金(Au)----197-----------3240-------19.3------------80
铅(Pb)----207-----------1960-------11.3------------16
只有镍和钨由于E较大有些不遵从递减规律,
不过镍的出入较小,只有钨差的多一些,
但还是可以看出:原子的轻重与其声速有很大的关系?
这与气体中的规律很相似,
单原子液体也遵从“质量声速递减”规律:
一些液体中的声速(f=44.4MHz)
液体.....原子量......v(m/s)......T(K)
H2--------2----------1187----------17
N2-------28-----------962----------74
O2-------32-----------952----------87
Ar-------40-----------853----------85
多原子液体比较复杂,可能是由于溶液中的分子结合情况比较复杂?
比如NaCl溶液中是Na和Cl离子的存在形态,
(有些有机溶剂中的声速甚至与分子量成很稳定的递增关系,有待解释?)
以上数据参见:马大猷《声学手册》(超星下载)
现在看来已知最快的声速就是铍中的声速了---13公里/秒,
氢原子的质量大约是铍的1/10,
所以高压下的“金属氢”中的声速或许能达到130公里/秒?
总之,测量某种“粒子气”或“单粒子固体”中的声速
可以估算该种粒子的静质量?
现在测量中微子的质量是个难题,
或许以后可以用某种方法产生一定浓度的“中微子气”,
那么测量其中的声速,就可以比较准确的估算出它的质量了?
如果它的声速是1千公里/秒---1万公里/秒,
那就与光速(30万公里/秒)很接近了?
这就进一步证实了“以太”静质量是可以估算的,
而且真空中的声波速(机械波速)就是光速了?