广义相对论等效描述的有限性
2009-05-22 13:44:54
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广义相对论等效描述的有限性

作者 苟文俭

在新著《粒子及其质量计算》表述的I-V模型中,作者根据引力场及引力的构成机制,对引力物质及广义相对论得到了以下三个逻辑结论:

1、对一般高温、有常规密度的宇宙客观存在之物(即宇宙客体),当其半径约为106m时,中心物质的引力场行为就可能被完全屏蔽而不能传递到外部形成引力场,此时天体的引力质量就可能小于惯性质量(p274)。地球,及小于地球的客体,都是没有引力场行为被完全屏蔽,太阳中心虽有引力场行为被完全屏蔽的物质,但所占比例极小。因此可以认为,在太阳系范围,物质的引力质量与惯性质量都相等(p275)

2、在引力场中运动的光子要受稳定引力作用,经大质量天体附近时,运动径迹将向天体一侧偏转,这并非是证明大质量天体构成空间弯曲的事实(p283)。

3、光子经大质量天体附近时径迹偏转作为描述引力构成效果的依据,也就完全可以把引力看成是沿着光子偏转弯曲的径迹下陷,这样广义相对论对引力构成机制的描述就仍然有效。宇宙客体无引力场行为完全被屏蔽,也即是广义相对论中惯性质量与引力质量相等的等效原理没有被破坏。因此在客体惯性质量与引力质量相等的等效原理仍成立的条件下,广义相对论对万有引力所做的等效描述仍然有效。

由上述1,广义相对论的等效描述在太阳系范围是有效的,爱因斯坦用它的引力机制计算的水星进动可以与实际相符(p284)。

(一)

广义相对论正确计算了水星近日点进动,预言了恒星附近光运动径迹也要弯曲,I-V模型也得到了同样的结果,但二者有着如下根本区别:

1、在太阳附近光运动径迹弯曲,I-V模型认为是光子受太阳引力场稳定引力作用所致,而广义相对论认为是证明太阳大质量使空间弯曲的事实。

2、对用引力沿着光子偏转弯曲的径迹下陷来计算水星近日点的进动,I-V模型认为是根据万有引力所特有的效果、对水星在太阳引力场转动所做的等效计算,而广义相对论则认为太阳对水星的引力,就是由于大质量太阳使空间弯曲所致。

对广义相对论,I-V模型得到了它所描述的所有事实,同时又指出它对万有引力的等效描述在宇宙学范围无效。这也被在宇宙学中使用广义相对论的如下事实所证明(p477)。

1、广义相对论写成的宇宙学方程中,宇宙项完全是人为加入的,所需要的宇宙物质密度Ω只能由观测来决定:如在星系内,由光学手段观测到的Ω< 0.02;在星系范围,通过其动力学观测估算的是0.1≤Ω≥0.3;而由红移量推算的结果是0.25≤Ω≥2。这就充分说明,广义相对论的公理化体系本身并不自动包含对宇宙模式的陈述

2、广义相对论并没有解决宇宙该“魂归何处”的宇宙演化机制问题;把量子场论用于宇宙领域,与主流宇宙模型认定的事实竟有上百个数量级的差异;还有类星体、光子运动中的反常兰移等一些宇宙学观测事实,广义相对论也完全不能理解。

对广义相对论:在太阳系范围内,其演绎结果与观测事实完全相符;理论依据的等效原理,在实验室条件下获得了实验的严格证明;宇观领域除了引力以外也还没有发现其他力,特别是广义相对论是一个简洁优美的可演绎逻辑体系,但在宇宙学范围是无效的。

(二)

作者在该书中还指出,广义相对论把引力场理解成是空间弯曲,把引力作用想像成是客体沿弯曲空间的下陷,这在物理理论体系中,也表现出了如下后高度不自洽。

1、依据广义相对论,如果在空间放上一个太阳,它产生的空间凹痕只有几个原子大小,其形变难度是普通钢板的约1032倍!这样在现实中就必然有如下两个显而易见的疑难:

(1)空间作为无边无际的支撑物,形状如此难以改变,我们为什么又能自由自在地在其间穿行?(2)而物质有粒子这样的量子化单位,为什么空间只支撑了内部非常空旷的宇宙天体物质,而不是密度可超过“黑洞”的粒子这样的物质量子化单位?

2、对现代物理的其他理论而言,广义相对论的陈述也有以下两个显而易见的困难:

(1)在狭义相对论中,空间能随物质运动而发生相对大小的改变,但在以狭义相对论为基础的广义相对论中,却认为空间是可以由静止质量物质改变其形状的支撑物,那么空间与物质的关系,到底又是什么呢?

(2)量子场理论认为物理场都产生于场源体的场量子发射,而广义相对论中引力场却是形成于空间弯曲,那么,场源体的场量子发射与空间弯曲的统一性又是什么呢?

3、在爱因斯坦理论的体系中,广义相对论是狭义相对论与等效原理的结合,但如下事实又表明,从广义相对论就再也不可能回到狭义相对论的特殊情形了(p286)。

(1)在狭义相对性中,相对性原理要求没有优越的惯性参考系,时间和空间具有平移不变性,基本物理规律没有时间方向,但在使用广义相对论的宇宙,相对于遥远的星系和微波背景辐射,实验室就是优越的惯性参考系,宇宙演化本身就给出了时间方向。显然,广义相对论优越的惯性参考系、时间的方向性,就完全拒绝了狭义相对论的相对性原理,而且,宇宙各处弯曲程度并不相同的空间,就完全拒绝了平移不变性。

(2)在狭义相对性中,能量、动量和质量的定义和守恒,以及质能公式等,都与时空平移密切相关,相应的物理量,如质量、自旋等,依据的也是以与时空平移相关,但由宇宙空间各处弯曲,由时空平移相关的所有物理量,就都失去了意义。

(3)狭义相对论中,静质量物质运动空间测量值要缩减,以至趋近于零;我们知道,广义相对论中静质量物质会构成空间弯曲,一般可想像成是一个球弧面。考虑广义相对论,静质量物质在运动中空间同样也要弯曲,测量就只能在球弧面上沿运动的径迹进行,其测量值缩减以至趋近于零的情形就决不会发生。有了广义相对性,狭义相对性还成立吗?

(4)为了使广义相对论与狭义相对论具有逻辑一致性,爱因斯坦又把各个局部惯性系之间的联系,作为了万有引力的形式化数学表述依据。我们知道,狭义相对性的惯性系是客体不受力的空间,广义相对性中引力产生于客体外部空间的形变,而且这种形变空间是连续的。这也就是说,把客体置于引力场空间的任意位置都要受力,广义相对性中既不存在整体惯性系,也不存在哪怕是一个点位置的局部惯性系。广义相对论对万有引力产生原因的解释又从根本上否定了它的形式化数学表述依据。

总之,在宇宙学领域,使用广义相对论虽然规则简洁而又非常漂亮,但它描述的事实又完全拒绝了它所依据的狭义相对论、以及现代物理学的终极目标,它不是给人类探索物质世界之根本带来了福音,而是制造着混乱的怪物。

完成于2009-5-22

【附注】:本文中相关句子后面括号内的p加数字,如(p274),是指该处所论述内容出自作者新著《粒子及其质量计算》的第274页。欢迎对本文内容感兴趣的网友参与讨论。

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