多普勒效应新思考修稿

1、多普勒效应新思考(修稿)内容摘要：物体的振动频率决定音调基调，语音节奏和响度影响音调变化。物体的振动频率是由物体自身的特性所决定的，与外部环境条件没有关系，不同的物体具体不同的固有频率，因而具有不同的音调。可以说，音调变化与频率的关系是先天性的，是由不同的物体造成的，物体一旦确定，频率也就确定了，不再发生改变，音调变化与频率也就没了关系。同一物体的音调变化是由语音节奏和响度的变化造成的，而语音节奏和响度的变化则是由声源与观察者的相对运动造成的，这种后天造成的音调变化就是所谓的多普勒效应，也就是说多普勒效应与频率毫无关系，把多普勒效应说成是波频率变化是张冠李戴。此结论同样适用于光波，光波的频率并

2、没有发生变化，造成光波红移蓝移的原因不是多普勒效应，而是另有其它原因。宇宙并没有膨胀，哈勃定律是错的，宇宙大爆炸理论是伪科学。科学发展史上也有一些荒谬的事情，一些理论是想当然而来的，表面看上去很合理，而实际上是错误的，阴差阳错地被以讹传讹，当作了科学理论。例如地球中心论，重物比轻物下落速度快等。多普勒效应解释也是这种是似是而非，貌似正确的错误理论。多普勒效应的解释看起来很有道理，粗浅明白得没有人怀疑它的正确性。其实不然，仔细分析一下就会发现，多普勒效应的解释完全是想当然，犯了张冠李戴的错误。多普勒效应的确是有的，但不是相对运动引起传播波频率的变化，而是相对运动中距离的变化在接受体引起的两事件间

3、波数及时间同波源的不同的变化。我们先来剖析声音的多普勒效应。假如声音的传播速度为340m/s,一观测者站在铁路旁，一列磁悬浮列车以170m/s的速度沿笔直的铁路向此观测者驶来，列车上架着高音喇叭喊着口号：“为人民服务”，每个字音持续时间为1秒，字音之间间隔时间忽略不计，假设口号在空气中的彳播频率为170Hz,波长为340/170=2m,空气不流动，列车在离观测者1700m处开始喊此口号，试求此观测者接受到的声音频率和每个字音持续的时间。按现在的多普勒效应理论公式计算，此题很简单，声源向观测者运动，波被压缩，波长变短，频率升高。观测者接受到的声音频率为：fo170vs1 -1170340= 34

4、0(Hz)频率从波源的1000Hz(170Hz)增加到了观测者的1416.7Hz(340Hz),增加了1倍。按现在的多普勒效应理论，就是这么计算的，没有人认为有什么不对，可是笔者认为这是错的。为什么不对呢？我们来分析一下。当列车静止时，喇叭喊“为人民服务”这句口号用时5秒，观测者听到这句口号用时也是5秒，每个字音持续的时间为1秒，频率为1Hz,声源发出的语音节奏与观测者接收到的语音节奏完全相同，这里说的是语音节奏的快慢方面的情况，而从声波频率方面的情况来看，这句口号从喇叭发出至观测者听到，在声音传播过程中，声波的频率没有发生变化，自始至终频率为170Hz。现在再来看列车以170m/s的速度驶向

5、观测者的情况，并分语音节奏与声波频率两种情况进行讨论。喇叭开始发出“为”字音时，其所在位置离观测者1700m,当“为”字音传到观测者听到需历时5秒。当1秒后列车前进了170m,喇叭开始发“人”字音时离观测者的距离为：1700-170X1=1530m,“人”字音要经4.5秒才能被观测者听到。喇叭发出“为”字音到发“人”字音的时间间隔为1秒，语音节奏为1字1秒，频率为1Hz,而观测者接受到这两个字音的时间间隔却是0.5秒，语音节奏为1字0.5秒，频率为2Hzo可见，观测者接受到的语音频率与喇叭发出的语音频率是不同的，语音频率升高了，节奏加快了。根据波的知识，波源的振动频率与初始条件无关，而与系统的

6、固有特性有关，波源的运动速度大小是初始条件，不是固有特性，所以列车的运动对产生的波的频率没有影响。也就是说，喇叭的运动速度与其振动频率没有关系，列车静止时喇叭的振动频率170Hz,列车以170m/s运动时喇叭的振动频率仍然是170Hz。波源将其振动频率丝毫不差地传递给介质，这也就是说，此例中声波在空气中的传播频率与喇叭的振动频率完全一致，都是170Hz。声波在空气中的传播过程中频率会不会改变呢？不会，可以想象，当声源把振动传递给介质后，声波将自个儿在空气中传播，喇叭发出“为”、“人”字音已经和列车脱离了关系，怎么有可能再影响到已经脱离了关系的波的频率和波长呢？那在观测者接受的环节，声波频率有没

7、有发生改变呢？我们不妨首先计算一下，再来回答这个问题。既然声波在传播过程中频率不发生改变，而观测者又处于静止状态，那么观测者接收到“为”字音波阵面与“人”字音波阵面间的波数应为它们在声源发出该二字音波阵面间的波数。现在来计算“为”字音波阵面与“人”字音波阵面之间的波数：当喇叭发出“人”字音时，“为”字音已经发出1秒钟了，前进了340m,由于列车的运动，喇叭（声源）也同时前进了170m,这样，“为”字音波阵面离发出“人”字音时喇叭的位置的距离为：340-170=170（m）,等于85个完整波。这也是说，观测者接收到“为”字音波阵面与“人”字音波阵面间的波数为85个完整波。又从前面的计算中可知，观

8、测者接收到这两个字音的时间间隔为0.5秒，因而观85-测者接收到的声波频率为：=170（Hz）。这与声源发出的声波频率完全一致，并且与0.5声源在静止状态下发出的声波频率完全一致。音调可能是一个综合性指标，声波频率大小、语音节奏快慢及响度变化都影响音调高低变化。但三者的作用不完全相同，声波频率大小决定音调基调高低，如女人比男人的音调高，源于女人的发音的振动频率比男人的发音振动频率高。基调确定后，音调仍可发生变化，如上面所说的声源与观测者作相对运动所发生的音调变化的例子。计算表明，声源的运动不改变声波的频率，声波的频率在其产生、传播和接受过程中始终保持不变，既然如此，那么这种建立在基调基础上的音

9、调变化就不可能是由声波的频率变化所引起，而应该由其它的影响因素所引起，即由语音节奏快慢变化及响度变化所引起。声波频率变化影响音调变化是在声源发出振动之前，由不同物体发出，语音节奏快慢变化及响度变化影响音调变化是在声源发出振动之后，由同一物体发出，一个是先天的，一个是后天的，多普勒效应就是指的后天发生的音调变化，所以，把多普勒效应说成声波频率变化等于是把引起音调变化的后天原因混淆为先天原因，犯了张冠李戴移花接木的错误。若进一步考察语音节奏快慢变化及响度变化这两因子对音调变化的作用大小，语音节奏快慢变化可能作用大些，起主要作用，响度变化作用小些，起次要作用。波频率变化计算公式也从另一个侧面说明了把

10、多普勒效应说成波频率变化是错误的。计算公式中，当波源朝向观测者运动，vs（波源速度）又恰等于u（波速）时，公式就会出现分母为0的情况，这是违反数学原理的，分母绝对是不能为0的。vs=u并不违“法”，出现分母为0,只能说明公式不正确，进而追溯到理论的不正确。如果把多普勒效应解释成语音节奏变化，则公母为0的问题就不存在了。现在再来考察声源离开观测者下的多普勒效应，假如其他条件都相同，唯列车的运动方向与上面的相反，列车以170m/s的速度离开观测者。在这种情况下形下，观测者接受到的音调变低了，字音之间的时间间隔拉长了，从静止时的1秒拉长到了1.5秒,，相邻两个字节间的波数由静止时的170个增加到25

11、5个，观测者完整听完“为人民服务”这句口号的时间历时7.5秒，比列车静止时的时间增加了2.5秒。同理，此种情形下多普勒效应也是声源与观测者的实际距离变化引起的，与声音传播中的频率波长没有关系，声波的频率波长仍同静止时的一样，频率170Hz,波长2m。利用水波纹来演示多普勒效应的图像给我们留下了深刻的印象，波源运动，在其前方波纹变密，在其后方波纹变疏，这个演示似乎充分表现了波频率和波长的可变性。其实不然，波的频率由波源的性质决定，波速与波长由介质的性质决定。从个体上看，每个波具有独立性，当有关条件确定后，波的频率和波长也就确定了，与其它波没有关系。波以波源为中心，以固定的速度、频率和波长向外扩展

12、，形成独立向外扩展的同心圆。水波纹图像演示是波纹的疏密、波纹间的距离和时间间隔的长短，波纹的疏密并不表示频率的高低和波长的长短，物理学把这两个不同的概念和现象给搞混淆了，所以用水波纹来演示波频率和波长的变化是不恰当的。通过具体的计算更容易看清这个问题，频率是由波数和时间两个因素决定的。波纹变密，表示两个相邻的波阵面间的距离缩短，之间的波数减少，就像前面所说的“为”字音波阵面与“人”字音波阵面间的波数从静止状态下的170个减为相向运动状态下的85个，对应的时间从原来的1秒减为0.5秒，频率仍然是170Hz。波纹变疏，表示两个相邻的波阵面间的距离增长，之间的波数增加，“为”字音波阵面与“人”字音波

13、阵面间的波数从静止状态下的170个增为相离运动状态下的255个，对应的时间从原来的1秒增加到1.5秒，频率也仍然是170Hz。可见，波纹的疏密并不表示波频率的增减变化。另外，水波不是传统意义上的波，既不是横波，也不是纵波，与孤独波倒是十分相似，用它演示多普勒效应尚无不可，但把水波纹的疏密变化说成是波的频率变化则完全是乱点鸳鸯谱拉郎配了。以上说的是观测者静止，声源运动的多普勒效应，下面再简单考察一下声源静止，观测者运动下的多普勒效应。假若喇叭安装在铁路边的电杆上，观测者坐在磁悬浮列车上，列车朝向或背离喇叭处运动，在此情况下，多普勒效应又是个什么样的情况呢？同理，多普勒效应也会发生，音调也会发生改

14、变，产生的原因也是因为声源与观测者的实际距离变化引起，与声波传播频率没有关系。这比上面声源运动观测者不动的情形尚且更好理解，在声波被观测者接受之前，等于二者尚未建立关系，观测者的运动怎么可能影响到声波的频率与波长呢？声源与观测者作相对运动时，音调确实要发生变化，趋近则升高，远离则降低，这是不可否认的事实，笔者不是要否认多普勒效应现象，而是认为科学界对造成这个现象的原因理解错了，解释错了。音调的变化是由于音节之间的时间间隔长短发生变化，音节的频率变化，再加上距离的改变导致音量变化而带来的结果，而不是声波的频率变化导致的结果，声波的频率自始至终都不会发生变化，声波的频率与声源的运动没有关系。怎样用

15、实验来验证音调的变化不是声波的频率变化引起的，而是由语音节奏快慢变化及响度变化引起的呢？笔者设计了一个甄别实验，把录音带放得快点或慢点，最好配合对声响进行同步调节。如果音调发生升高或降低变化，说明多普勒效应是语音节奏快慢变化引起的，因为录音带放点快慢只可能影响到语音节奏快慢，而不可能影响到声波的频率变化。如果实验中音调没有发生变化，则音调变化有可能是声波的频率变化引起的，物理学对多普勒效应的解释则有可能是对的。弄清了声波的多普勒效应问题，对光波的多普勒效应问题就容易理解了。光是电磁波，具有波动性，人们自然而然地认为光应该具有波的一切特性，应该具有多普勒效应现象。这种思想原本没有错，但什么现象是

16、光的多普勒效应呢？人们找来找去，最后认为光波的红移或蓝移现象就是多普勒效应。从多普勒效应的本义上看，光波的频率与波长是不发生变化的，有没有多普勒效应与光波本身的频率与波长变不变化没有关系，完全是两回事，所以把光波的红移或蓝移说成是多普勒效应现象是错误的。光在宇宙空间的传播中确有红移或蓝移现象，但这些现象都不是多普勒效应。笔者对红移或蓝移现象进行了深入的研究，也找到了致使其发生的原因，主要是光速变化引起的。因非本篇内容范围，故在这里不作详述。有没有原本意义上的光波多普勒效应的例子呢？有，罗默利用木星卫星的掩蚀进行的光速测量就是一个这样的例子。观察表明，木星卫星绕木星公转一周需42.5小时，同时又观察到地球相对木星退行时，下一次木星的卫星被掩蚀的时间要向后推迟约10秒，地球相对木星前行时，下一次木星的卫星被掩蚀的时间又要提前约10秒，这与上例中字节间的时间间隔的压缩和延伸是同一类型的问题。必须清楚，音节节奏的快慢变化及木星