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光速不随光源速度叠加”证明不了“光速不变原理

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“光速不随光源速度叠加”证明不了“光速不变原理”
一、似是而非的等价替代
光速不随光源速度叠加,意思就是说,光的传播速度和光源运动速度是无关的。光传播的速度只和传播介质有关,这也是被麦克斯韦方程组推论证明了的。
很多人以为“波速不随波源速度叠加“可以证明”光速不变原理“。他们以为一个光源发出的光其光速为c,有另一个做相对运动的光源,它发出的光不随着光源速度叠加,所以观测到的光速还是c,因而可以证明”光速不变原理“。
是不是看起来好像是那么回事?然而还是错的。
“光速不变原理”是指不同惯性系观测到的同一束光的速度相同,这个假设的前提条件是非常严苛的。“不同惯性系观测“并没有很多人想象的那么简单,很多被误以为能证明“光速不变原理”的实验和理论都是被这一前提条件否定的。
认为“光速不随光源速度叠加“可以证明”光速不变原理“的想法错在哪?
错在将“不同惯性系观测“用”不同光源的相对运动“做了替代,并认为它们之间是等价的。实际上,”两个相对运动的光源被观测到同一光速“和”同一个光源被不同惯性系观测到的光速相同“,这两者之间是有显著区别的,完全不能直接代替。 前者是两种光源,一种观测者。后者是一种光源,两种观测者。“不同惯性系的光源“不等同于”不同惯性系的观测“,区别如此之大,为什么会有人认为这两者是等价的?
例如,很多人认为高速运动的恒星发出的光速依然是c,可以证明不同惯性系中观测到的光速相同,实际上也是犯的上面的错误。高速运动的恒星发出的光速当然只能还是c,因为光波的性质决定了光速不随光源速度叠加,以前观测到它的光速是c,现在观测到的也只能是c。这个没有问题。但是高速运动的恒星发出的光,和没有高速运动的恒星发出的光,最多算是两个不同惯性系的光源,和“不同惯性系的观测”根本没有关系。这两次光速c的确定都是一个惯性系中的观测,并且这两次观测不是观测的同一束光的运动。
所以说,“光速不随光源速度叠加”根本证明不了“光速不变原理”。它满足不了“不同惯性系观测”这一必要前提条件。
二、不同惯性系的波速分析
很多波的波速都是不随波源运动速度叠加的,波源运动速度对波速没有影响。有些波源在运动的过程中会带动波传播介质同向运动,从而对波速造成一定的扰动。例如,火车在前进过程中,会带动周边的空气(声音传播介质)同向运动,从而使得火车发出的声波在传播时受到空气介质扰动的影响。这是因为介质跟随波源运动造成的,而不是因为波速直接叠加在波源运动速度造成的。
声波的波速是不随波源运动速度叠加的。例如,超音速飞行的J36飞行速度会超越自身发出的音速,如果声波波速是随波源运动速度叠加的,那么这种超音速飞机是不可能超越自身发出的声速的,但事实上不是。
那么波速不随波源速度叠加能否证明不同惯性系中观测的同一波速相同呢?
根据之前的分析我们已经可以得出结论,不能证明。下面我们来看看实际情况。
例如,当J36飞机以超声速的速度匀速飞行时,它发出的声波并不和飞机速度叠加,依然在空气中以声速传播。此时地面惯性系看见声波以声速向飞机运动方向运动,假设此时速度是正的。那么在J36飞机惯性系中,声波正在向后运动,速度是负的。 地面惯性系和飞机惯性系中的声波速度明显是不同的。
显而易见,波速不随波源速度叠加这个特性,并不能保证不同惯性系中观测到的同一波速相同。这和前面的分析是一致的。
三、结论
“光速不变原理“这一假设的成立条件非常严苛,”不同惯性系观测“这一前提条件必须得到满足,才能证明假设成立。“光速不随光源运动速度叠加”这一特性,并不能保证“不同惯性系观测到的同一束光速度相同”,因此证明不了“光速不变原理”。


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