宇宙学范围广义相对论不成立的充分理由(MP32)
2011-09-21 13:48:01
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                                            —当代物理主流理论的常识悖论之二十一

                                                               作者  苟文俭

【导言】:物理理论的某种命题或观念,如果与它自身涉及的基本事实完全矛盾,又违背了推理的逻辑常规,就称是物理理论的常识悖论。

本文要陈述的,就涉及了当代物理主流理论的第二十一个常识悖论。

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如作者在《从广义相对论决不可能再回到狭义相对论(MP31)》中所述,为了解决狭义相对论(SR)中、因为惯性参照系在理论体系中构成的逻辑学困难,并把对引力的表述也纳入相对论框架,爱因斯坦在创建了SR后,又整整用了10年时间,把相对性原理推广到了非惯性参照系,并创建了广义相对论(GR)。

构建GR的两个公理化原理是:

1、引力和惯性力等效的等效原理,其基础是引力质量与惯性质量相等的等价性。

  2、物理定律的表述形式在一切参照系都保持不变的广义相对性原理;这实际是指所有非惯性系和有引力场存在的惯性系对物理现象的描述是等价的。

   在GR中,物质会构成时空弯曲,有引力场的空间是弯曲的黎曼空间,而物质能量密度、动量密度的分布与时空弯曲的关系,具体是用度规张量写成的引力场方程来表述的。

(二)   

当代主流物理学认为:质量引力或斥力是全宇宙星系范围运动的唯一主宰;GR适用于整个宇宙学领域,是研究天体乃至宇宙结构、演化的基础理论。

GR适用于全宇宙,这就要求全宇宙的等效原理成立。对此容易理解如下的论述。

我们知道,惯性质量来自存在物的加速运动。因此可加速运动是引力质量与惯性质量相等的必要条件。但光子不可加速,但它要受引力作用。因此光子的惯性质量必为零,即通常所说的光子质量为零,但一定有由能量决定的引力质量。而现实宇宙中,据估计光子平均密度高于可做加速运动的粒子密度的约400倍。因此在全宇宙,实际的引力质量与惯性质量有不可忽视的显著差异;即在全宇宙,等效原理显著的不成立

另一方面,依照当代宇宙学主流理论,宇宙物质中还有总量为2/3的暗能量。暗能量在宇宙真空均习分布,是一种真空效应,也不可加速,其惯性质量亦为零,但它又构成了使全宇宙加速的推力,因此由暗能量决定的质量也就应当属于引力质量。即在全宇宙,暗能量更进一步破坏等效原理。

在全宇宙,由于等效原理显著的不成立,对此作者将在下一篇文章做进一步的论述。而GR又以等效原理为公理化原理,因此它在宇宙学范围不成立的理由就非常充分了。

(三)

对GR表述的物理实在性,在作者创建的IV模型中有如下三点相关认识:

1、粒子核中靜止质量物质ai既是惯性物质又是引力物质,在ai构成的引力场行为都参与外界引力作用的条件下,惯性质量与引力质量相等的等效原理严格成立;光子运动转移的am只参与引力作用,只有引力质量,惯性质量为零。

2、光子受引力作用中径迹必然偏转,这并非是GR所述的时空弯曲。由此就还可以确定:GR实际就是用比较光子所受的引力来描述天体所受的引力,因此是对天体所受引力做等效描述的理论,而这种等效描述的依据,就是光子的引力质量与天体的惯性质量有相等的等效性;GR只能在等效原理成立的范围内有效。

3、在恒星系的范围,如太阳系的范围,由于可做加速运动的惯性物质远远多于光子的引力物质,引力质量与惯性质量之间的差异可以忽略,它们仍可以看成是具有相等的等效性。即在恒星系的范围等效原理成立;GR对恒星系范围的运动描述是有效的。

有了上述认识,我们就很容易理解对GR的如下三项实验验证:

  1、对GR计算得到的水星近日点的进动,比根据牛顿引力定律计算的理论值每百年快了43角秒,与观测值相符。这正是GR对恒星系范围运动描述有效的验证。

2、对光线经过太阳附近时受引力作用的偏转,爱因斯坦的理论计算值与观测值的一致。 这是因为光线在引力场中的径迹弯曲是真实的存在。对GR的这种验证也同样是对IV模型的验证。

3、由GR,在强引力场中时钟要走得慢些,因此从巨大质量的天体辐射的光传播到地球后,频率会减小,形成了光谱线在引力场的红移。爱因斯坦的理论计算值也与观测值高度一致。IV模型中,宇宙学红移就产生于光子转移的am时、因参与引力作用的构成的动量损耗,作者由此还计算出了可观测宇宙的理想半径为10^10光年。

即光子受力作用的动量损耗、才是构成的引力红移的真实原因;对GR的这种验证也同样是对IV模型的验证。

(四)

由于G R有上述三项验证,人们就更坚信了SR适用于整个宇宙学领域。但当代物理的这种主流观念,就又明显形成了如下两个方面的问题:

1、光子的惯性质量为零,认为GR在整个宇宙学领域适用,就与宇宙学领域引力质量与惯性质量有显著差异的基本事实完全矛盾。

2、如星系之间有暗能量的斥力一样,在宇宙学领域星系之间的力作用、与太阳系的引力条件完全不同;又如在光子受引力作用的径迹偏转中,引力对象只是光子而并非空间,这与空间自身发生弯曲完全不是一回事。因此,把水星近日点的进动视为是在整个宇宙学领域适用的GR的验证,及光子受引力作用的径迹偏转视为是对空间自身弯曲证明,这也就完全违背正确推理必须保持条件不变的逻辑常规。

由上所述,认为SR适用于整个宇宙学领域及其验证,在当代主流物理中同样也就构成了地地道道的常识悖论。

(五)

【特别说明】:对作者所述的当代物理主流理论的常识悖论,本文已是第二十一个了;真诚欢迎感兴趣网友批评斧正作者所有这些认识。尽管物理学最终要依赖于数学,但离开了基本事实的纯粹的数学演绎并不是物理学,而不服从逻辑常规也不可能是数学的正确应用。因此作者的原则是:对物理学的思考,首先是要以无可爭辩的自明的基本事实、以及公认的逻辑常规为依据。

也真诚欢迎邮件联络。作者的E-mail地址是w.j3699@163.com

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