当你采用和声音一样的速度离开一个正在演奏的音乐会时,你会听到什么呢?
如果有一个人坐在邮政列车上从圣彼得堡出发,那么他看到的车站上所有卖报者手中的报纸肯定都是同一天的,就是这个人出发当天出版的。这个很容易理解。因为报纸是跟着这位乘客走的,新的报纸就在他后面的车厢上。同样的道理,我们似乎能得出这样的结论:当你用和声音一样的速度离开音乐会的时候,我们在这段时间听到的音调都是在我们出发时的音乐会发出来的那个音调。
实际上,这种答案并不正确。如果当时你是以声音的速度离开的,那么对你来说,这些声音就是静止的,因为你的耳膜不会受到任何震动了。所以,你根本听不到任何声音。你可能会觉得,乐队的演奏已经停止了。
为什么这与刚才报纸的情况不一样呢?因为我们所用的类比是错误的。这位乘客到了所有的车站看到的都是同一期的报纸。如果他忘记了自己是处在运动的状态,就会认为自己出发地的报纸是不是已经停止出版了。对这位乘客来说,报纸就像是停刊了。而对你这位要离开音乐会的听众来说,乐队则好像是停止演奏了。有意思的是,这个问题其实并不难解释,可是有时候连科学家都会在这个问题上犯糊涂。曾经有一位天文学家(已经过世了)在我还是一个中学生的时候,就不同意上面那道题的解答过程。他认为,当我们用和声音一样的速度离开的时候,耳朵里听到的应该是同一个音调。我们可以从他写的信中看到他对这一观点的论证过程:
假设现在有一个声音处于某个正在演奏的声调上。它在过去是这样响的,在现在、将来依然会这样无休止地响下去。所以在这个空间中的听众,听到的肯定还是那个声音,不会有改变。所以,当我们以声音的速度,甚至是思想的速度,来到这个空间的时候,是不可能听不到这个声音的。
同样的,他还论证了另一个观点:当一个观察者以光速离开闪电的时候,他还是会一直看到这个闪电,而不会间断。
他在给我的回信中这样写道:
假设在空间中有一排紧紧挨着的眼睛,每一只眼睛都应该能够接收到前一只眼睛所收到的闪电的印象。再假设你现在就在其中一只眼睛所在的位置——不管是哪一只,很显然,你肯定一直都能够看到这个闪电。
显而易见,这位天文学家的两种观点和解释都是错误的。在上面的情况下,我们根本听不到声音,也不可能看到闪电。原因很明显,在前文中我们已经讲到过:如果v=﹣c,就意味着眼睛能看到的l’是无限的了,也就是说光波是不存在的了,这显然是不可能的。
1约翰·丁达尔(1820~1893),英国物理学家,发现和研究了丁达尔效应。