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光速不变之谜——茅塞顿开之解
郭峰君 抚顺县农电局 辽宁抚顺 113006 一、树叶、流水与桥墩 大家是否仔细观察并认真思考过流水在桥墩处是怎样流动的？在此，请开动脑筋，想象一个如下图所示理想的模型: ――――――――――――――――――――――――> ――――＃――――――――――――◎――――――> ――――――――――――――――――――――――> 图中的...—...—...>代表从左向右恒稳流动的流水、◎代表一个桥墩、＃代表一个漂浮在水面上并随流水同步漂动的树叶。 以桥墩为参照系，可以观测到，在距桥墩较远处，树叶移动的速度和承载着树叶流水流动的速度在法线方向上均为最大值Vf，在切线方向上均为最小值0。当移动的树叶和流动的承载着树叶的流水快要到达桥墩处时，树叶移动的速度和承载着树叶流水流动的速度都在很短的时间内一同发生了急剧的变化，即在法向上，速度从最大值Vf降低到最小值0，在切线方向上从最小值0增大到最大值Vq，偏向桥墩的一侧，绕过桥墩…… 二、声波、介质与声速 接着上面的话题，再来进行下面的分析。假设＃是一个声源，发出的声波在水中传播。以树叶为参照系，可以断定，声速在与树叶保持相同速度的流水中传播时，声速为U，而且U的大小取决于水介质本身的物理性质。以桥墩为参照系，也可以断定，相当于桥墩，在法线方向上流速为Vf的流水中传播的声波的声速应为U＋Vf（应规定U>Vf），大家必须注意到，U＋Vf不是直接测量到，而是逻辑要求的。当声波传播到桥墩附近时，由于流水的流速在法线方向上由最大值Vf降低到0，而声波不会象树叶和流水一样绕过桥墩，因此桥墩左侧壁面可以接收到声波，而且接收到的声波的波速只能是U＋0，即U，而绝对不可能是U＋Vf。这就意味着，实测的声速是不变的恒定值，其大小只取决于传播声波的介质本身的物理性质，而且在任何想象的可以观察到介质有相对运动的坐标系中根本无法真实测量到声速。 三、光波、介质与光速 只要真正理解了声速不变的物理机制，光速不变也就迎刃而解了。光速不变有一个必然的前提，即光波是依靠以太传播的波，以太是充满真空的无形的流体物质。因此，无论我们怎样测量，所谓真空中的光速，即以太中的光速，在一般的以太条件下恒为常数C，而根本不可能再真实测量到其它任何值。光速不变的物理机制虽然如此，但是绝非象爱因斯坦提出的光速不变原理所表述的那样。 |