介质波深度分析

——声、光本质（一）

陈军 于2020年10月30日下午讨论完毕（180 **** 8424）

关键字：介质波、声波、电磁波、光波

本文揭示介质波特性，从本质上认识声音和光。

第一节　概论

介质波是什么？对介质波特性的剖析，对人类有哪些重大意义？

人类认识这个世界及宇宙，主要通过对三种方式：耳朵系统接收声波、眼睛系统接收光波、其他人体系统直接或间接对“实物”进行接触性认识。

人类近代物理史，有两个具有巨大影响的结论：一个是多普勒效应关于声波的性质定义；一个是爱因斯坦相对论关于光波的性质定义。

原始多普勒效应公式是定义为声速最快不可超越，但是“好景不长”，人类超音速飞行器的诞生，宣告了多普勒效应的声速最快不可超越的言论为谬论，后面的研究人员，为了捍卫多普勒效应的适用性，多次对多普勒公式进行了修正，修正后的多普勒公式就符合客观事实吗？无独有偶，爱因斯坦相对论也定义光速最快不可超越，真是这样吗？一个公式就可以断言光速最快不可超越吗？当然，由于受人类科技水平的限制，人类飞行器要超越光速还需一段较长时日，但是，人类是否真要被一个人造公式给限制思想，客观存在真就对这个公式言听计从吗？光的速度，按常理说只代表了光波的速度，和人类飞行器的速度为什么会建立必然联系，这值得人类反思。

本文将从根本上分析声音和光的多普勒效应为什么要求声速和光速都必须是最快的是人类不可超越的根本原因，并进一步分析超声速和超光速现象的一些现象。

本文接下来先对介质波的性质进行分析。

第二节　介质波共性分析

     第一条　定义和分类

介质波，顾名思义，就是介质呈现类似水波浪的规律运动情况，介质会无缘无故呈现“波”的运动情况吗？当然不会，介质由平静到出现介质波这样由静到动的变化，究其原因在于介质间相互传递的能量。追根溯源，介质间传递能量的源头就是介质波的波源。分析了果，也找到了因，这样就可以定义介质波：波源释放的能量，在介质中依次传递，使得介质产生了类似于水波浪形规律运动的“图像”。

需特别说明的是：波源没有直接产生任何形式的波，波源只是产生能量释放，而和波源有接触的介质，刚好能够对波源释放的能量产生反应，即是介质刚好能够接收和传递波源产生的能量；换种说法就是和波源接触的局部介质因波源释放的能量产生振动，振动又将能量传递给相邻的介质，然后像多米诺骨牌效应一样，能量沿介质向远离波源的方向传播开去，而这种介质的依次振动形式就是由波源释放能量而间接产生的介质波。

从介质波的定义，很容易得到介质波产生的两个明显必备条件：波源释放能量和介质；附带一个隐藏必备条件：波源和介质必须直接或间接接触，至于二者是否充分接触，这主要影响能量传递的效率。当然，具备了上面三个必备条件，介质中是不是就必然产生介质波，答案是不一定的，因为还要看介质所在的位置是否在波源产生能量所能影响的区域内。

介质波分为两类：

一类是：依靠有形能量（原子结构‘物质’）作为介质传递能量的波，就是“声波”；另一类是：依靠强能（人类定义的‘以太’）作为介质传递能量的波，就是“电磁波”,包含可见光。

下面先从能量的角度分析介质波的共同特性。

第二条　介质波的能量共性

介质波就是介质的波动，产生介质波动最根本的原因就是波源释放了能量。介质波的本质就是介质作为媒介将波源释放的能量向远方传递。

介质波的能量特性可以看得很简单，就是把波源抽象成“能量发生点”，当然把波源抽象成点的思维过程是可行的，但是我们还必须明白：宇宙中不存在任何形式的“点波源”。把波源抽象成“点”后，就可以方便思考波源的能量释放特性。

不同波源在单位时间内释放能量状况是不一样的是一个大概率事件。下面讨论同一个“点波源”在能量释放规律一直稳定不变的前提下，介质的能量传递特性。点波源思维模式有个好处，就是任何时刻释放的能量都是以“点波源”为球心的球面波的形式向远方传递的，不存在多点能量释放交叉的情况。这类似于在平静的水面垂直水面丢下一个小球产生的水波浪，区别在于水波浪是在水平面传播，而“点波源”产生的介质波是在空间传播。

（如图一）在空间介质各向均匀且各向同性和不考虑介质能量损耗的前提下，单位时间内点波源释放的能量E₀在沿介质传播的过程中总量不变，能量传递到半径为Rn的球面上，单位面积内的能量En和E₀成正比，与Rn的平方成反比，且满足下面的公式：

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