再论声速不变原理
包学行
光子与声子是既有区别,又有共性的。
其共性之一是:它们都具有波的周期性、衍射、干扰等特性。
其共性之二是:它们能量最小单元都为 h v。
其共性之三是:它们都可用测定波源与观测点间的距离l及二点间传输的时间t , 求出(平均)波速

其共性之四是:它们都可用测定波的频率 v 与波长 λ , 求出波速
u = vλ。
其共性之五是:它们都有具有波源的运动不会改变(某坐标系中的)波速的特性。
再说明一个观察者运动时波动的多普勒效应的波长不变特性:
设频率为v0的波动向观察者方向传播相对于介质的速度为u0 ,那么该波动的波长为
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当观察者与u0同向以速度u运动时,该观察者观测到波动以速度u0-u向他传来,频率变为

那么在观察者看来波长为

比较(1)与(2)即知:
观察者运动时波动的多普勒效应有波长不变特性。
现在我们看一下在超音速飞机发出的声音的声速不变是指那个声速不变,实质上是:超音速飞机的运动速度不会改变其发出的声音在空气介质中的声速。
那么我们提出一个疑惑:是否星星的运动速度不会改变其发出的光在其传输介质(以太)中的光速。但是,目前公认的迈克乐逊-莫雷光干扰实验已否定了以太的存在。
现在我们再看一下迈克乐逊-莫雷光干扰实验的分析者是用什么来判断光速,他们是用干扰条纹没有变动来断定光速没变,甚至断定相对于观测者的运动也不变,并断定以太不存在。干扰条纹仅测得光的一个参数——波长,迈克乐逊-莫雷光干扰实验并没有在这个实验中测出光的频率,但实验分析者仅用干扰条纹没有变动就断定了光速相对于观测者的运动也不变。在这个实验分析中未认识到观察者运动时波动的多普勒效应有波长不变特性。
我们只有这样去认识:实质上光速仅相对于介质(以太)不变,光速不变的实质是说明了以太的存在。光速在观察者坐标系是可变的,观察者运动尽管观测到光的波长λ不变,但观测到光的频率v改变了,那么 光速 = vλ 也将改变。
那么怎样从实验上来验证这个问题呢?
最理想的实验是做一个用声路取代迈克乐逊-莫雷光干扰实验中光路的声路干扰实验,我可预言:若能做成这个实验,实验中观测到的声干扰条纹也将是不变的。
请参阅原“声速不变原理”一文