关于“ChenShouyuan效应”的本质
(2022-12-14 16:18:25)关于“Chen Shou
yuan效应”的本质
网上有一个“陈寿元效应”,说:机械波(包括声波、水波)、电磁波能随着传播,频率会衰减。
我认为,“Chen Shou yuan效应”,
其实是光、水波、声波的衰减系数的色散导致。机制如下:
对于电磁波或者声波,场函数是Acos(ωt-kx)或者Aexp(-i(ωt-kx)),
其中波数k=nω/c, n为(电磁波或声波)折射率,c为光速常数或者声速常数。一般材料,都是有色散的,
即n=n(ω)
,是频率的函数。折射率n有实部和虚部,实部和虚部都是频率的函数。折射率虚部代表光、声场函数的衰减。不同的频率,这个衰减系数不同。
设折射率n=a+bi, b是虚部,a是实部, k= nω/c=
(a+bi)ω/c。那么Aexp(-i(ωt-kx))=
Aexp(-i(ωt-aωx/c))*exp[-bωx/c].
这里,exp[-bωx/c]是空间上的衰减因子,不同频率下,b是不同的。对于机械波,在一定频段下,频率高一点,b也大,于是振幅衰减得也大。bω/c是衰减系数(其中b与频率有关,即色散)。另外,衰减系数bω/c,本身也直接含有ω。
现实中的波,都不是单频,往往是一个主频,还伴随着其它频率的振幅。你说你做过实验:1000赫兹的声波通过100米,只剩下0.1赫兹声波。那么1000赫兹是主频,还有其它低频模式伴随。
我的解释是:1000赫兹频率的波衰减厉害,但是0.1赫兹等模式,几乎不衰减,那么100米之后,就只剩下0.1赫兹的波了。你看,衰减系数bω/c,本身也直接含有ω。1000赫兹的衰减系数bω/c远远大于0.1赫兹的衰减系数bω/c。
以上是介质内的色散。但是真空本身无色散。
至于真正的频率衰减,叫累光(tired
light)效应,是真空中的电磁波频率衰减。这在过去七、八十年来一直有人提出,用于解释宇宙学红移(哈勃红移)。虽然这样的数学理论可
以建立,但是在物理上(经典和量子电动力学种)却找不到物理根基。
张操先生三、四十年前,也提出过这样的累光(tired
light)效应,数学模型有,但是其中有一条关键假设却是缺少物理基础的。我2005年7月去他上海家里,帮他建立了“真空中的电磁波频率衰减”的物理机制(几页的数学论证),但是,我也承认,这里面也要引入一个假设,而这样的假设在物理上(经典和量子电动力学种)却找不到物理根基。
所以,结论:我认为,累光(tired
light)效应,不是真实存在的,无法挑战传统的哈勃红移解释。
当然,现代宇宙学有几十个证据,不再依靠哈勃红移这一个证据了。
在文献中,累光(tired
light)效应,也早已被抛弃了。温伯格的一本书中(宇宙学或者引力论和宇宙学)就简要提到累光(tired
light)效应,作否定性评价。
无论是陈先生这个机械波和电磁波的“Chen Shou
yuan效应”,还是他的“频率衰减挑战哈勃红移解释”,都不是新东西。
利用普通波动方程,无法得到频率衰减解。顺便说明:非线性光学中,有四波混频、三波混频、拉曼效应、布里渊效应、啁啾效应,频率会变,变大、变小都有,当然这些,不是频率衰减效应,自然不是陈效应。