‘波动’最广泛的定义和最普遍的特性

（《物理学上的时空与物质》29）

第三章  狭义相对论关于时空的基本概念和基本规律

§3.9  波动的相位不变性与多普勒效应

      3.9.1  ‘波动’最广泛的定义和最普遍的特性

   3.9.2     坐标变换与相位不变性

   3.9.3     由相位不变性导出多普勒效应

 

3.9.1  ‘波动’最广泛的定义和最普遍的特性

       波动是物理现象中广泛存在的一类物质运动的形式，例如发生在弹性介质中的、包括声波在内的机械波, 发生在电磁场中的电磁波、光波，发生在量子场中的物质波都是波动；它们都具有一些共同的特性。一些物理教科书常把波动定义为：“波动（或波）是振动传播的现象”， 还认为波动都是波源发出的振动。 这个定义和认识是不够全面的[10]，因为第一, 它强调了“ 传播” 这个概念, 从而意味着必须有某种振动在传播才算发生了波动；第二, 它还容易使人把波所传播的振动形态理解为某种在传播过程中一成不变的东西。我们要指出, 波动现象并不一定要与传播相联系,例如就整体来看，在驻波中并没有某种振动在‘传播’, 因而没有能量的传播, 而驻波仍被看作是一种波动现象； 我们还要指出， 对于传播的波，即通常所称的行波 ,一般说来, 由于能量的衰减，它所传播的振动形态在传播过程中是可能发生改变的。第三，波动也可以没有波源，例如驻波就没有波源，物质波也没有波源。

作者认为，把波动的定义写为“波动是振动传播的现象” 是不够全面的, 它既片面地强调了只是某些范围较窄的波动现象才具有的特点, 又没有正确地反映出一般波功现象的共同特征。 朗道在他的著作“连续介质力学” 中给声波下定义时采用‘振动的运动’而非用‘ 振动的传播’来定义波动。由于运动这个概念, 意即发生于空间和时间中的变化, 既可概括行波的传播, 也可概括驻波的形成和持续过程； 既可概括振动形态不发生改变的波的传播过程, 也可概括振动形态要发生改变的波的传播过程[10]。故若按照朗道的意思，把波动定义改写为“ 波动是振动形态在介质或场中的运动过程” 就可以大致避免上述缺点。

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