孤波現象證實：能量直線運動

        通過《水波，在直線傳播。——波粒二象性是錯誤的》我們知道了一列波整體直線傳播；通過《波峰的傳播軌跡：一直是波峰》《一個波峰任何時刻高度都相同，證明能量直線傳播》，我們知道了每個波峰始終是波峰，都保持高度直線運動，那麼，當一個波單獨出現的時候，怎麼運動呢？

    我們本篇繼續證明：波直線傳播，波中的能量也是直線傳播。

      我沒有見過一個單獨的波峰在運動，一般我們看見的，都是很多波峰很多波谷在一起，但是，羅素看見過一個單獨的波峰——孤波。  

    孤波現象可以證實：能量不具有波動性，能量直線運動

一、孤波現象不是個別現象

       什麼是孤波現象？在1834年8月，英國科學家約翰·羅素觀察到："一只運行的木船船頭擠出一堆水來；當船突然停下時， 一個孤立的巨浪隆起，離船而去滾滾向前疾馳，這個滾圓而光滑的一團水，持續的沿河道前進，看不出有明顯的減速，我在馬背上跟著它，趕上它每小時8---9英里的速度，它一直保持著約30英尺長和1---1.5英尺高的原始形狀·······" 10年後，在英國科學促進協會第14屆會議上，他發表了一篇題為《論水波》的論文，描述了這個現象。
       人們把這個在水面上向前傳播、形狀不變的孤立波峰稱為孤立波，簡稱孤波。            

        在各種不同學科領域的研究中，都運用了孤子理論，如神經系統信號的傳遞、鐳射在介質中的自聚集、高溫超導的孤子理論以及光纖孤子通信等。

            

                        （圖1）羅素的孤波

    孤波不是個別現象，是一類現象。

二、孤波水準直線傳播

      羅素見過的這個波峰，是在平面（水平面）上保持恒定形狀、恒定高度（1--- 1.5英尺高）“向前疾馳”，如（圖2），這個波峰一直在水平面上向前運動，而沒有起伏波動，所以，很多書中把孤波當作剛性粒子看待。

                        

                         （圖2）孤波的波形圖：孤波水準直線傳播

         羅素看見的這個波峰不是一起一伏的向前波動，更不是原地上下振動。而是水準直線向前運動，就是說，孤波不具有波動性。

         孤波是一個孤立的波峰，這個波峰是直線運動，所以，孤波的能量直線傳播，而不是波動。（圖2）孤波的運動軌跡，可以讓我們看清楚孤波能量的傳播軌跡，能量的傳播軌跡是：直線，而不是起伏波動。          

         孤波不是水波的特殊現象，光波也有孤波現象。孤波的現象說明：能量的傳播不具有波動性。

三、每個波峰都是一個孤波

       孤波的形狀、高度（振幅）等保持不變，並不是特殊的現象。我們在《水波中的能量直線傳播》中，已經講過：受迫振動中，一列波的每個波峰都是如此，所以，每個波峰都是一個孤波。一列波的波峰是成群結隊的孤波。這樣看來，孤波的特殊性在於：僅僅只有一個波峰。

        每個波峰都是一個孤波，都具有形狀、高度等保持不變的性質，所以每個波峰都有和孤波一樣的運動軌跡，每個波峰，也都和孤波一樣，保持水準直線傳播，而不是曲線運動，不是波動。

四、波谷就是水平面

      從孤波現象（圖1）看，水面只有一個波峰，波谷就是水平面。如果把波谷和波峰看作一個完整的波形，波谷就太長了。從這裏看出，把波谷和波峰看作一個完整波形是沒有道理的。波谷和波峰沒有關係。

        對於一列波來說，波峰下麵是水平面，波峰下麵的水不屬於波峰，波谷下麵也是水平面，波谷下麵的水，也不屬於波谷。而對於水平面來說，水面上只有波峰。沒有波谷。波谷就是水平面本身。如（圖3）

                  

                     （圖3）水平面上只有一個個孤立的波峰，沒有波谷。波谷就是水平面本身

       從（圖3）看，水平面上只有一個個孤立的波峰，沒有波谷。這樣看來，波谷和波峰沒有關係。或者說：只有水平面和波峰，沒有波谷。波峰的運動軌跡：在水平面上直線傳播。
四、機械波沒有波長

     水波，在直線傳播，沒有波動。沒有波動，就不能稱為波。而且，由於波峰和波谷沒有關係，所以，把波峰和波谷看作一個完整波形也是沒有道理的。

    沒有波動，沒有波形，因此，也沒有波長。

   機械波的波長，就是指波峰的長度。波峰的長度，是物體的長度，就和大山的長度是一個意思。

 五、總結：波中的能量直線傳播

    我們已經證實：

    1、波，從整體到部分都是直線傳播，所以，波中的能量直線傳播；

    2、每個波峰都在直線傳播。所以：波中的能量直線傳播；

   3、一個單獨的波峰在直線傳播。

       無論是一列波中的所有波峰，還是一個單獨的波峰，都是直線傳播，所以，所有波峰的能量直線傳播。而波的能量只在波峰中存在，波谷處沒有能量，所以，波中的能量直線傳播。

        機械波的波形圖，波峰處有能量。波形圖就是能量的分佈圖，是描述能量在傳播途中瞬間的分佈情況。不顯示能量波形運動。

         到此，機械波（水波）的波形圖可以結束它證實能量波動傳播的使命，也就是說，機械波的波形圖不能夠說明：能量的運動軌跡是波動。

        波中的能量直線傳播，而不是波動傳播。

 六，波的能量的計算

       孤波的能量如何計算呢？如果按照受迫振動來計算，孤波的能量=動能+勢能
       動能Ek=mv2/2
       勢能Ep=mgh
       孤波的能量E=Ek+Ep
    那麼，由於一列波是由一個個波峰組成，與波谷無關，所以，波的能量=一個波峰的能量×頻率×時間
          波的能量E總=E個vt

      現在教科書對於波的能量的計算與三點不對：

（1）把波谷算在內了，這不對

          波的能量不應該把波谷和波峰的能量混為一談，波谷就是水平面，波的能量就是水平面上一個個波峰的能量。

         波谷處既無動能也無勢能，波谷處沒有能量。所以，不必計算波谷的能量。

         波谷和波峰無關，波谷的長度和波峰無關，計算波的能量不能把波谷算在內。如果把波谷算在內的話，那麼，孤波的能量強度就太小了。

         計算波的能量強度，要表明：是計算一個波峰的強度，還是計算單位時間內波的強度。因為波的出現頻率不同，所以這兩個強度是不一樣的。

（2）單個波的強度和波的頻率無關

          教科書認為，波的強度和頻率的二次方成正比，這不對。比如孤波，就一個波峰，頻率為1，難道波的能量強度就小了嗎？

（3）波的能量和波的振幅的二次方成正比，也不對。

          如果波的振幅很大，但是原地振動，難道波的能量強度就大了嗎？波的振幅很大，只是表明波的勢能很大，與動能無關，而一個波峰的能量是動能和勢能的和。

             

                                                 摘自《揭開能量的神秘面紗》   李青梅著

                                  此文內容屬於 第一章《微觀粒子沒有波動性》

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