光的傳播速度與光源運動狀態無關，是否聲波、水波也是如此？

光是一種電磁波，光的傳播速度的確不受光源移動速度變化而變化，愛因斯坦狹義相對論的「光速不變原理」對此說的非常清楚：光在真空中的傳播速度相對於任何參考系是不變的，與光源和觀察者的運動狀態無關。無論光源是相對於地面靜止，還是運動，光對於地面觀察者的速度是不變的，在這一點上，水波和聲波又如何呢？

我們知道聲波和水波的傳播是需要介質的，

我們常說的聲速和音速大小就是相對於介質或靜止於介質的觀察者而言的，因此無論介質的運動狀態如何，聲速或音速相對於給定的介質是不變的。根據力學相對性原理，我們坐在高速飛行的飛機裡說話，聲音的傳播給我們的感覺與在靜止的地面是一樣的，

因為飛機裡的空氣――傳播聲音的介質被飛機載著一起運動。聲音的傳播速度相對於飛機裡的空氣介質和觀察者仍然是1馬赫（當然對於地面的觀察者肯定是大於1馬赫，因為觀察者的運動狀態發生了變化）。由上可知，要想知道水波和聲波的傳播速度與振動源的運動狀態是否有關，我們只要看振動源和介質的相對運動狀態即可，如果振動源總是和介質相對靜止，則水波和聲波的傳播速度與振動源的運動狀態無關；如果振動源和介質有相對運動，則水波和聲波的傳播速度與振動源的運動狀態有關。通過分析可知，振動源不總是和介質相對靜止。下面分幾種情況討論。

如果振動源只發出單列點波的情況

這時聲波和水波的傳播速度與振動源（體）的運動狀態無關

水中的魚在遊走過程中不斷產生水波，儘管產生水波的魚在移動，但魚每次產生的水波――單列波依舊在原來的水波中心向遠處傳播，它的傳播速度不變；我們都知道空谷回音，聲源發出聲音後，這塊振動的空氣（聲波）――單列波就與聲源體無關了，它不斷向周圍傳播，碰到峭壁又反彈回來形成回音，這時發出聲音的人或物或許早已不在，這說明單列聲波的傳播速度與聲源的運動狀態無關。這種情況實際上就是當發出點波時的振動源與介質是相對靜止的。

如果振動源相對介質運動的情況

這種情況下，聲波和水波的傳播速度與振動源（體）的運動狀態有關。

比如人們常說的多譜勒效應就是這種情況，所謂多譜勒效應是指當聲音，光和無線電波等振動源與觀測者以相對速度V相對運動時，觀測者所收到的振動頻率與振動源所發出的頻率有所不同的現象。比如一列向我們飛馳而來的火車發出的聲音比離開我們時要尖（音頻率高）的多。

這當然是因為聲源相對傳播聲音的空氣介質（當然包括我們）一直在運動，導致我們接受到的音頻發生變化。 都卜勒效應就是接收頻率的變化效果，而非振動源頻率發生變化。火車發出的聲音音調對於火車自身來說是不變的，聲音的傳播速度也是不變的，而對於火車外的事物，包括空氣和相對地面靜止的觀察者都是變的。都卜勒效應雖然說的是頻率的變化，並未特指傳播速度，但事實上只有光的傳播速度（波長和頻率的積）是不變的，聲波和水波的傳播速度都是變的，因而都卜勒效應引起的頻率變化導致傳播速度變化，這裡聲波的傳播速度與振動源的運動狀態有關，隨著振動源的移動速度變化而變化，實質原因當然是振動源相對傳播介質是運動變化的。

聲波和水波和光的傳播不同點

光的傳播速度與觀察者的運動狀態無關，但聲波和水波的傳播速度與觀察者的運動狀態有關，它們的相對速度是簡單的疊加。

比如聲音在空氣中的傳播速度是343米/秒（1馬赫），一個觀察者坐在飛機上以速度V向著聲源飛行（與聲波傳播方向相反），那聲音的速度相對這個觀察者來說要大於1馬赫，即1馬赫+V；而飛機如果與聲波傳播方向相同，那聲音的速度相對這個觀察者來說要小於1馬赫，即1馬赫-V，這如果是個超音速飛機，那這個觀察者將不會聽到後方的聲音，甚至也聽不到飛機自身發出的聲音，在超音速突破音障時會產生音爆，

這時聲音相對觀察者的速度接近0。

當然之所以聲波和水波的傳播速度與觀察者的運動狀態有關，說到底還是因為觀察者與傳播介質有相對運動。

光與時空深層次的聯繫決定了光速不變原理

光與時空深層次的聯繫決定了光速不變原理，也決定了光波的傳播規律與聲波、水波傳播規律的相似和不同。

水波和聲波的傳播需要介質，而光波不需要介質，但光的傳播離不開空間，跑不出宇宙時空，時空是光運動的背景和場所，時空當然是具有實在性的物質，因此從這個意義上，可以把時空看作是光傳播的「介質」，這樣一來，光波和水波、聲波一樣，它們的傳播實質上都與介質有關。光波之所以不像水波和聲波那樣與觀察者的運動狀態有關，之所以不與任何形式光源（包括點光源和連續光源）的運動狀態有關，就是因為它的「介質」是時空，而不是別的什麼。光與時空相對性的內在聯繫才決定了它速度相對任何參照物的不變。而水波和聲波的介質沒有這個「特權地位」。

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