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声学相对性讨论 声学相对论就是以声速为参考速度的相对论，以区别以光速为参考速度的相对论. 声学相对论可从下面的声学问题中提出: 某汽船静止,但有风吹向悬崖,风速10m/s,船上发出一声鸣笛,旅客3s后听到前方回来的回声,求汽船离悬崖多远?(无风声速为340m/s).顺风时,声速为风速和无风声速之和而反射回来,声速应为无风时声速与风速之差.解此问题的公式如下: (问题摘自北大附中远程教育网-基础知识资源库) S / (c0+V)+S / ( c0 - V) = △t (1) 式中 S - 船与悬崖的巨离 △t - 回声时间间隔 c0--无风声速 V - 风速 由式(1).,当V=0时 △t0 = 2S0/c0 (2) 式中 S0 -无风时船与悬崖的巨离 △t0-无风时回声时间间隔 由式(1)得到 S = c0（1-V2/ c02）△t /2 (3) 从式(3)可以看出,S假设是固定的,则时间间隔是变化的,反之假设时间间隔是固定的,则S是变化的.或两者都是变化的.用实验即可判断. 实验之前最好充分讨论,这就是声学相对性讨论.
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不应该一味地玩弄代数游戏！应该致力于物理意义！从解决实际问题的需要出发！而不应该只是为了刻意追求某种“不变性”地变换形式；牵强附会，以至“因辞害义”。
当且仅当观察者与介质相对静止时，才会观测到的声速与喇叭相对于介质（如平静的大气）的机械运动速度无关！ 如果观测者相对于介质（如平静的大气）作迫近声源的运动，就会比静止者提前听到声音。 但若当两个人对齐时，前方发出一束闪光，即使其中一个人在作迫近光源的飞速前进，但却与站立不动的那个人同时接收到闪光信号！就是因为光速不变性所至！ |
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对【3楼】说： 光速不变原理和光速可变原理！ 由 x = ct，x′ = ct′ （1） t′ = γ（t-ux/cc） （2） 可得 x′ = ct′ = cγ（t-ux/cc） = γc（1-u/c）t = c′ t （3） 式中 c′ =γc（1-u/c） -可变光速 （4） u -坐标速 c -不变光速 γ = 1/（1-u^2/c^2）^(1/2) (5) 光速不变原理和光速可变原 |
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对【3楼】说： :光速不变原理是一个片面的原理！ 真空中光速不变原理的数学表达式： 由 γ = 1/（1 - V2/c2）1/2 = m/m0 (1) 得到 V2 + c ′ 2 = c2 = 常数 (2) 式中 c ′ = c/γ -- 可变光速 (3) m -- 粒子的动质量 m0 -- 粒子的静质量 V -- 两惯性系的相对速度 c -- 真空中 |
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“原理”是指一种经验事实！而不是推导出来的结果。而“定理”则属于推导出来的结果。
所以“光速不变原理”是一种经验事实。是一个强硬的结论。没有商量和怀疑的余地。仅当能够由某些已知事实推导出来的时候；才能被称作“定理”。 真空中的电磁波（含光子）的传播速度与观察者相对于发光体的运动速度的大小无关！ 当一列匀速直线飞驰着的火车的头部与路基上的一颗路标恰好对齐时发出一束闪光，车尾的一位乘客将与这位乘客正好对齐的那位站立在路基侧旁的观测者同时接收到这束闪光。 |
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光速可变原理！
相对时间，相对光速是可变的；固有时间，固有光速是不变的，即 c’ ∆t = cτ =L= 常数 （1） 式中 c’——相对光速（可变光速） ∆t——相对时间 c——固有光速（不变光速） τ——固有时间（原时间隔） L——固有距离 从式（1）可知，相对光速，固有光速；相对时间，固有时间是成对出现的。L为常数，可称为固有距离不变原理，它和光源与观察者的相对运动无关。 可变光速，能从洛伦兹变换公式中导出，而洛伦兹变换公式是依光速不变原理得到的，可见不变光速和可变光速处于共存状态。不过，不变光速应改称为总光速或固有光速。 |
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违反数学逻辑的光速不变原理！ “设S′系以速度u相对以S系沿X轴正方向运动，在t′ = t = 0 时刻两坐标系的原点O，O′ 重合。这时从共同的原点发出一光信号。经一段时间后，S′的原点到达图（20-5）所示位置，光信号的波阵面沿X轴的方向到达P点。自S系和S′系分别观察到P点的坐标各为[1] x = ct，y = 0，z = 0 （自S系观察） （1） x′ = c t′ ，y ′= 0，z′ = 0 （自S′系观察） （2）” 为了总光速能在坐标系中表达，我们把式（1），式（2）中的x和x′ 表示为 x = ct （3） x′ = ct′ （4） 我们还能把x表示为t′和x′的线性组合 x =a x′+ b t′ = ct （5） 式中 a，b —— 待定常数 “自S系观察，在t时刻，对x′= 0的点应有x = ut” ，利用此条件，可定出，式（5）中的待定常数b，即 b = ut/ t′ （6） 把式（6）代入式（5）得到 x =a x′+ ut =（u + c*）t = ct （7） 式中 c*= a x′/t = act′/t（等量替换公理） （8） 由式（7）得到 c = u + c* = 常数 （9） 式（9），就是总光速不变，在坐标系中的一种表达式（一次型表达式）。在式（9）两边求平方，并利用等量替换公理，有 c^2 = u^2 + 2 c* u + c* ^2 = u^2 + c′^2 =常数 (10) 式中 c′ = c(1- u^2/ c^2)^1/2 (11) c′^2 = 2 c* u + c* ^2 = 2c c* - c* ^2 (12) 有了c*，c′，式（3）可改成 ∆x = c∆t = c*∆t* = c′ ∆t′ =常数 （13） 由式（11）,式（13）可得到时间相对性公式 ∆t′ = ∆t /(1- u^2/ c^2)^1/2 （14） 式中 u —— 坐标运动速度 c* —— 在固有时间条件下的可变光速（相对光速） c′ —— 导出可变光速（另一形式相对光速） 式（10）是总光速不变，在坐标系中的又一种表达式（二次型表达式）。二次型表达式，是在一次型表达式基础上得到的。 由式（9）,式（13）可得到另一种时间相对性公式 ∆t* = ∆t /(1- u/ c) （15） ∆t′用式（15）形式表示有 ∆t′ = ∆t /(1- u׳/ c) （16） 式中 u׳ = c – c(1- u^2/ c^2)^1/2 （17） 铁的数学逻辑并非游戏, 相对时间不再神秘！时间间隔的膨胀是因为光速减小所致，见式（13）。 总光速的一次型表达式，它不同于伽利略变换的速度关系式，它不承认时间的绝对性。 如果承认光速不变原理，即 c* = c ，则由式（9），有 u + c = c ，明显违反数学逻辑。 参考文献 [1] 程守洙，江之永编，王志符，朱泳春等修订，普通物理学（3），高等教育出版社，1982。 [2] 廖铭声，流体不变论，上海科学技术文献出版社，1993. [3] 廖铭声, 相对声速与多普勒效应，广西物理，2000（3）。 |
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数学仅仅是一种工具，一种语言，一种精辟的没有歧义的语言。数学服务于物理事实，服从于物理规律；数学的自身的发展常常会出现外推的结果，即得到一些超出事实概念的范畴，这就需要不时地依据客观的物理事实来拨正数学逻辑的发展趋势；如出现了增根（假根），必须舍去！ 决不是一味地（单纯地）追随数学的演绎；纯粹地依据数学的演绎去寻找所对应的物理事实，这就是所谓的数学结果的预言性！这种美事经常出现，但这并不具有必然性；而具有或然性！并不是所有的数学演绎的外推结果都必然对应着相应的客观事实。
在《相对论》教材中，依据光速不变原理以及相对性原理，就开始发展洛仑兹变换了！其实，这里出现了一个潜在的默认：光子与电子一样属于各个惯性系所共有的客观粒子！其实不然；事实上只有电子、原子、子弹之类的拥有静止质量的粒子才为所有惯性系所共有；而光子（含电磁波）则为相对性的物理事件，即为特定的惯性系所专有！在甲惯性系所观察到的电磁波的波阵面为一个以甲惯性系的原点为球心的正球面，但对于乙惯性系来说只能观察到以乙（自己）惯性系的原点为球心的正球面的波阵面，在乙惯性系看来，甲惯性系的那个正球面形波正面根本就不存在！这就是客观性的相对性（专有性）的物理事实。所两个惯性系各自都以为刚才量惯性系的原点重合时所发出的闪光，总是分布在以自己的惯性系的原点为球心的正球面上，但这两个正球面各自独立，更不重合。并不是同一个正球面。爱因斯坦就是在这里失足的！爱因斯坦误以为两个惯性系所观察到的光球（正球面）具有同一性，即误以为属于同一个波阵面？爱因斯坦当然要修正牛顿时空观，而建立起洛仑兹变换。 天文观测的光行差事实充分肯定了：发光体（如恒星）（相对于观察者）的运动速度并不叠加到电磁波（光子）上。也就是说光子是从它的诞生地（与观察者的相对位置）出发飞向观察者的！与发光体以后的情况无关！如果夜空的飞机在观察者的正上方发出一束闪光，无论该飞机以后是随即爆炸了，还是继续前进了，都不会影响观察者对这束闪光的感觉！即该束闪光只能携带给观察者关于它的诞生时相对于观察者的方位，并不能从这束闪光的嘴里拷问出关于发光体（飞机）的发出闪光后的去向如何？该束闪光并不知道在它离开家乡后，母体所发生的一切。这就是所谓的“源位变性”!光源与观测者的相对位置是一成不变的！但发光体（如飞机、恒星）与观测者的相对位置是时间的单值函数，存在着一一对应的关系。闪光是在瞬间完成的，即只对应时间坐标上的一个点；所以也就只对应着唯一的一个相对位置的坐标。也就是说光源（光子的诞生地）与观察者的相对位置是发光体与观察者的相对位置中的一个！发光体与观察者的相对位置与时间点存在一一对应的关系，时间坐标上有无数个点，发光体与观察者的相对位置也就有无数个。而闪光只对应一个时间点，所以闪光的诞生地与观察者的相对位置也就是唯一的！即一成不变的！这就是“源位不变性”的由来！ 相对位置，就包括向对方位和相对距离。也就是说光源（闪光的诞生地）与观察者的相对距离、向对方位是一成不变的！可是人们常常将发光体与观察者的相对位置误作闪光诞生地向对于观察者的位置！ |
| 这样的解释我已经说过无数次，就是没有一个人能愿意耐心地细心地虔诚地虚心地反复阅读，细细琢磨，想象，都是带着鄙视、不屑一顾的心态不耐烦地草草浏览一下而已，不认真对待，当然在阅读后，并无收获，也就没有拍案叫绝！这就是读者应得的报应！其实这是诺贝尔奖级的话题，这是一块黄金，可惜黄金不遇命穷人！有眼不识泰山，抓不住机遇！ |
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“光源”并不等于“任意时候的发光体”！“光源”就是指发射某一束闪光时的那个发光体；以后不再是个数闪光的“源”了！这束闪光在传播过程已经属于无源之光；但是曾经发射该束闪光的发光体，可以称作该束闪光的“母源”，就像当你进入工作岗位时，你曾经就读的那所高校已经不再是你的学校，但属于你的“母校”。但某一束闪光进入传播状态时，曾经发射它的那个发光体已经不再是它的源，因为该束闪光已经脱离了源，即已经成为无源之光！但那个发光体属于它的母源！某一束闪光的诞生地，就是指某束闪光诞生时它的母源所在的（相对）位置；这个位置必须指明是相对于哪一个观察者的？同一个发光体在同一个时刻所发出的闪光对于处在不同相对位置的不同相对速度的观察者具有不同的表现，如具有不同的频率，不同的方位，不同的距离，但却具有相同的速度。对于指定的那个观察者来说，该束闪光诞生地与该观察者的相对位置是不随时间而变化的！即一成不变的！
譬如说，当疾驰着的列车头部与路基上的某棵路标相对齐时，发出一束闪光，这时坐在列车尾部的乘客与站在路基上的那个观察者正好对齐，这两者必将同时接收到光信号！因为这两者各自所观察到的闪光信号的诞生地与这两位观察者的相对距离都一样，而且一直保持不变！也许读者会问这对于站立在路基上的那个观察者来说，这很好理解。但对于坐在列车上的那位乘客来说，他所观察到的闪光信号的诞生地与其相对距离一直保持不变，似乎不好理解！读者可以运用“运动的相对性”，调换一下参照物，即选择列车为参照物，那么路基上的那颗路标就是在作向后的匀速运动，这就像观察夜空飞机上的闪光信号一样，地面上的观察者所接收到的闪光信号的诞生地决不会随着飞机一起运动，这束闪光的诞生地与该观察者的距离也决不会随着飞机的运动而改变！所以光源地与观察者的相对位置是一成不变的！这里确实有些绕人！但一定要将闪光的“诞生地”与“发光体”相区别！“诞生地”是一成不变的！但“发光体”向对于观察者的位置是可以随时间而连续变化着的！就像轰炸机在什么位置投下了炸弹的位置是一成不变的，但该架轰炸机的位置却可以随时间而改变！同样发光体在什么位置发出了那束闪光，这是一成不变的；但该发光体的位置则是可以随时间而改变的！坐在列车上的乘客发现立在路基上前方的一颗路标上的闪光灯发出一束闪光，这束闪光的诞生地与列车上的观察者的相对位置（相对方位和距离）是一成不变的！但发出该束闪光的那个发光体与列车上的那个观察者的距离是在随时间而改变的！这时若选择列车为参照物，认为路基上的发光体是匀速运动的！那么那个运动的发光体在发出闪光后继续前进着，随即离开了在它发出闪光的位置。 |
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正如李子丰老师所说的《狭义相对论》是解释光速不变现象的产物。
《狭义相对论》给人们带来了一场灾难！ 毫无物理意义的“洛仑兹变换”为虎作伥！ 其实倘若我这个《对光速不变现象的解释》思路迸发在1893年，大概爱因斯坦也就不会扬名天下了！ 我们在讨论问题时应该把时间提前到1893年；假想爱因斯坦还在襁褓里啼哭呢！ 那么在那个时候根本没有“四维时空”的概念，只有牛顿时空观。 就在这样的历史背景下测出了“光速不变的结果”！我们如何面对？我们是将粒子分类处理：一类是，电子、原子、子弹等实物粒子；另类是：光子。 爱因斯坦不分青红皂白将不同属性的粒子如光子与电子混为一谈，进行统一处理。相当于将鱼儿、鸟儿关在一个笼子里用同一种方式进行饲养。 “光速不变原理”、“相对性原理”都没有错！尽管如此，也用不着去修正牛顿时空观，引起一系列理论灾难；本末倒置、削足适履；爱因斯坦也太大胆妄为了！ 牛顿时空观不容修正！时间坐标与空间坐标没有必然的关联！时间坐标的量纲与空间坐标的量纲也不一样，时间与空间本来就属于不同性质的物理量。按照爱因斯坦的逻辑，角度、质量、电量也可以分别作为一维坐标，那就应该建立 （3+1+1+1+1=）7维空间，四维时空观还是一种不完全的空间观；《统计物理学》里还建立了N“相空间”。 所以“四维时空观”并不具有独尊性！牛顿以为迪卡尔直角坐标系三维空间为经典的独尊的空间；爱因斯坦则以为“四维时空观”为独尊的不可增减维数的空间。不考虑时间坐标是不允许的，也不可以在增加别的维数了！我们仅仅在讨论运动学的时候，好像只涉及到时间、空间、质量；但若我们现在讨论化学变化的过程，那不仅要涉及到时间、空间、还涉及到物种类这个独立且崭新的参量，那么这个参量也与时间、空间发生关联。那么又应该再增加一维空间，因为一个独立参量就对应一维空间。 这就表明爱因斯坦的“四维时空方案”绝不是一种独尊的不可增减维数的空间方案；仅仅是众多时空方案中的一种而已！爱因斯坦的四维时空方案并不是唯一的必由之路，甚至不一定是最捷径的道路！也就是说修正时空观并不是唯一的选择！ 我们也可以选择正视事实：光子与电子、质子、子弹等实物粒子本来就不属于同一种类型的粒子，就不应该考虑创造一种时空方案来统一描述光子与子弹的运行图像。 正如同某些人所说，仿照爱因斯坦的思路，不仅能 推导出光速不变原理，还能推导出光速可变原理，从光速不变这个前提出发，又推导出光速可变的结论，这足以说明，这种推导属于代数游戏！自相矛盾！ 不过，“质能联系定律”还是没错的！也就是说洛仑兹变换法也给出了一些很有参考价值的结论，这就是一种歪打正着！ |
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我还是坚信“光速不变原理”与“相对性原理”但我不赞成“洛仑兹变换”！因为它毫无物理意义！纯属代数游戏！什么待定系数，什么线性组合，那些都是没有物理基础的代数式！是一种带有浓厚的猜想色彩的线性组合。在其组合之前，根本没有弄清楚光速不变原理的物理含义！
我赞成惯性系的等价性、平权性，运动的相对性，参照物选择的任意性！ 所以我们既可以选择观察者为参照物，也可以选择发光者为参照物！ 站立在地面上的观察者观察夜空的飞机所发出的闪光；这个闪光时从飞机发出闪光时刻所在的位置（闪光的诞生地——不妨简称“源位”）开始飞向观察者的！即这束闪光是沿着源位与观察者的连线前进的！至于那架飞机在发出闪光后是爆炸了，还是继续前进，那就无关紧要了！ 这段陈述谁也不会拒绝！ 但是，我们现在重新选择参照物：即选择发光者为参照物，观察者则在作相对于发光者的运动；如一列匀速直线疾驰着的火车上的乘客在观察列车侧旁灯塔所发出的闪光；即若列车上的观察者正好运动到灯塔的正北方，该灯塔发出一束闪光，若这列车是在向东北方向直线前进的，过一段时间后列车上的观察者才接收到该束闪光，但这时观察者已经偏离灯塔的正北方，那么这时的观察者仍然感觉这闪光来自于正南方！在这段时间内该束闪光所飞行的路程就是一条南北方向的线段，该线段的长度等于从该灯塔向其正北方作一条射线被该铁轨（直线）所截取得到的线段之长。也就是说，列车上的乘客所观察到的那束闪光一直飞行在该观察者的正南方！这似乎有点玄？只要重新选择参照物就不玄了！ 这就象夜空的飞机飞到站立在地面上的观察者的正上方发出一束闪光，这束闪光一直沿着铅垂线“坠落”向观察者！并不受继续前进的飞机的影响。因为发光体的运动速度并不叠加到光子上来！不能忘记“光速不变原理”。 所以“光速不变原理”直接导致“‘源位’不变定理”。即闪光诞生地与观察者的相对位置（即方位、距离）一成不变。 若爱因斯坦也知道这个“‘源位’不变定理”；就不会再去考虑修正牛顿时空观了！ |
| 声也有“母源”；如当飞机飞到瞎子的正上方时发动机突然熄火（停止轰鸣），当站立在地面上的瞎子听到飞机在其正上方发出最后一声轰鸣声时飞机（即轰鸣声的母源）早已离开其正上方。 |