广义相对论的空间弯曲真实吗?
2009-06-10 09:17:50
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作者 苟文俭

广义相对论是爱因斯坦用相对性原理解释引力的理论:他认为认为静止质量物质能构成空间弯曲,并由此来具体表述了引力场及引力的形成。

爱因斯坦这种引力场及引力的观念,具体是由他在1912年2月发表的《光速和引力场的静力学》一文中提出来的。在该文中他分折说:由于沿圆周方向运动有洛仑兹收缩,圆周与半径之比不再等于π,而对在旋转的非惯性系观察者来说,会认为所在非惯性系是静止不动的;因此旋转的非惯性系就等效为“离心引力场”。由此他认为万有引力是与非欧几里德几何联系在一起的:引力场就是空间相对于质量发生的弯曲,有质量的一个物体自然会沿着由另一个物体制造的弯曲空间下陷,这就是万有引力。

爱因斯坦用他的万有引力机制描述水星的进动是:由于水星最靠近太阳,引力场构成的空间弯曲比较显著,特别是近日点,水星就不得不在那里下陷得更靠近太阳,认为水星并非是平面运动,而是在空间转圈的同时,还顺着倾斜的弯曲空间下滑。

爱因斯坦这样计算出的水星近日点进动幅度,以及他认为恒星附近由于空间弯曲、光运动径迹也要弯曲的预言,在误差范围内都与观测值相符,于是人们就相信如广义相对论所述,时空弯曲了。

(一)

对可以证明广义相对论的上述事实,作者在新著《粒子及其质量计算》表述的I-V模型中,给出于如下的客体化理解:

1、在该书第七章第十八节的分析论证中得到了这样的结论:引力场中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,这并非是由于大质量天体构成了空间的弯曲(p283)。

该认识也还表明:如果从引力作用效果对引力做等效描述,在客体所有物质都参与引力作用的条件下,也就可以把光子经大质量天体附近的径迹偏转、作为引力产生的效果对所有引力做等效陈述。

2、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)

客体所有物质都参与引力作用的条件,实际也就是客体引力质量与惯性质量相等。

3、由上述2,该书也还有这样的结论: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)

上述陈述表明:恒星附近光运动径迹弯曲,水星近日点的进动,这些都不是因为空间弯曲所致。

(二)

广义相对论认为引力场中空间弯曲,如下所述,不论是与经验事实相符方面,还是理论自身,都存在着严重问题。

1、依照广义相对论的计算:在空间放一个太阳,它产生的凹痕也只有几个原子大小,物质使空间形变的难度竞是普通钢板的约1032倍!如此与经验事实完全相悖的明显问题是:(1)空间作为无边无际的物质支撑物,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)物质有粒子这样的量子化单位,其密度可超过“黑洞”;既然认为空间是物质的支撑物,为什么它只支撑了内部非常空旷的宇宙天体,而不是粒子?也不在近距粒子之间形成空间显著形变的强引力?

2、认为引力构成于弯曲空间,在不同理论之间,这种图景也具有如下严重的不自洽。

(1)在狭义相对论中,空间将随物质运动要发生变化,它只与物质运动速度有关,但在以狭义相对论为基础的广义相对论中,物质对空间的改变就只由物质多少决定;那么空间的变化,到底是只与物质的多少有关,还是只与物质运动速度大小有关?

(2)力作用实际就是改变客体实现存在的方式:量子场中的这种方式是场量子发射,与受力物对空间的影响无关,而广义相对论中却是空间弯曲,完全决定于受力物对空间的影响。那么,力作用对客体实现存在方式的改变,到底是与受力物对空间的影响有关、还是对空间的影响无关?

3、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。

如上所述:广义相对论成功的部分并不是证明引力场中空间弯曲的事实依据;不论是与经验事实相符方面,还是理论自身,引力场中空间弯曲都存在严重问题。据此我们就有充分理由认为:广义相对论空间弯曲是不真实的,这仅仅只是人们主观上对引力形式化表述的一种设想。

完成于2009-6-10

【注】:该文编辑于作者新著《粒子及其质量计算》第七章第十八节。本文中相关句子后面括号内的p加数字,如(p283),指的是该处所论述的内容出自该书的第283页。欢迎对本文内容感兴趣的朋友批评指正。

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