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用声音的速度行驶

时间:2022-12-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:如果你以声音的速度离开,那么声音的波动,对你来说是不动的,它完全没有振动你的耳膜,因此你会听不到任何声音。你会认为音乐会演出已经结束了。当我还是一个中学生的时候,一位天文学家与我发生过争论,当时他就不同意上面那个问题的结论,并声称当我们用声音的速度离开的时候,我们应该听到的永远都是一个音调。如果我们用声音的速度或者用思想的速度来到任何一位观察者的地方,为什么就不能听见它的声音呢?


如果你用声音的速度离开一个正在演奏音乐的大会,你会听到什么呢?

从列宁格勒(今圣彼得堡)驶出的邮政列车,人们看见在所有的站台上,卖报的人手中拿着同一天出版的报纸——正是他出发的那一天,它们才开始出版的。这是可以理解的,因为这些报纸是同旅客一起出发的,而之后出版的报纸都要跟着后一辆火车出发。在此基础上就可以得出结论,我们在以声音的速度离开音乐会的时候,将会一直听见相同的调子,也就是我们一开始出发的时候音乐会上演奏的那个音。

但是这个推论是不正确的。如果你以声音的速度离开,那么声音的波动,对你来说是不动的,它完全没有振动你的耳膜,因此你会听不到任何声音。你会认为音乐会演出已经结束了。

但是为什么同报纸比较会使我们得到另一个答案呢?那只是因为我们在这件事情上用错了类比法。那些到处都遇到同一天报纸的旅客,就会认为(如果忘记自己是在前进的话,那么就可以想象到)甲地的报纸从它出发的那天起就已经停止发售了。对于他来说报纸出版商停止发售,就好像是对于一个运动的听者音乐已经停止演奏了一样。有趣的是,这个问题事实上并不是那么复杂,但是有时候甚至都会把科学家弄糊涂。当我还是一个中学生的时候,一位天文学家(现在已经去逝了)与我发生过争论,当时他就不同意上面那个问题的结论,并声称当我们用声音的速度离开的时候,我们应该听到的永远都是一个音调。他在信中证实了自己的推论(下面就是信中的一段摘录):

假设有一个很高的音在响着。它过去是用这个音在响着,将来也将无穷无尽地响下去。排在空间里面的很多观察者都能够依次听到这个声音,并且不会减弱。如果我们用声音的速度或者用思想的速度来到任何一位观察者的地方,为什么就不能听见它的声音呢?

他又用同样的理由证实了一个用光的速度离开闪电的观察者,将会一直看到这个闪电,他在信里写道:

想象一下在空间里连续地排列着许多眼睛。每一只眼睛都要接到前一只眼睛收到光的印象。再设想你能理想地并且依次地来到这些眼睛所在的地方。那就很明显,你总是会看到闪电。

当然,他的这两种说法都是不正确的:在上面所指出的条件下,我们是听不到声音也看不见闪电的。第254页的式子也能让我们看清这一点。如果我们在这个式子里假设v=-c,那么我们眼睛里看见的l'就变成了无限,而l无限就等于没有波。


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《趣味物理学》写到这里就结束了。如果它能使读者引起一种愿望,想要深入这门他已经从这里获得了一些简单知识的科学的广大领域,那作者的任务就完成了,目标就实现了,可以满意地把句点放在最后一个字的后面了。


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