相对论致命的逻辑学缺陷
2010-04-13 07:21:02
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作者 苟文俭

爱因斯坦在上世纪初创建的相对论,分狭义相对论(SR)广义相对论(GR)两个部分,它们彻底改变了人们传统的思维方式,带来了传统观念的革命性突破。特别是SR的一系列有意义结论,已是我们今天研究高能现象不可缺少的依据,而且非常有效;对GR,它给出的水星近日点的进动及光传播路径弯曲,也都与观测相符。这样的事实表明,不论是SR还是GR,它们对各自描述对象的理论表述都有与实际相符的有效内容。

根据作者在刚发表的《物理学的理论创新及其评价》一文的论述,对相对论的评价,也必须始终要把握住它描述对象自身的客体化存在这个关键。据此就容易认识到:相对论虽然有与实际相符的有效内容,但如果我们从它描述对象的客体化存在去考察,它的理论表述与其描述对象之间有着内在的不一致,因而也形成了理论致命的逻辑学缺陷,这也就是本文标题所称的相对论致命的逻辑学缺陷。对此做如下简要陈述。

(一)

我们把有物质存在的客观存在之物就称是客体。首先考察SR的相对性原理,爱因斯坦是这么说的:描述物理体系状态变化的物理规律、与所选惯性系的运动状态无关。

因此,他的进一步推论是:对于物理现象的描述,所有惯性系都是平权的,没地位特殊的惯性系。由于任何惯性系都运动且各不相同,这就必然构成了如下两个问题:

1、相对于不同惯性系,虽然物理规律表述形式不变,由于不同惯性系总是以不同速度运动的,因此SR的客体运动相对速度V就无取值的确定性,在逻辑上就直接导致了它的所有结果、包括质能转换,取值也都具有随意性。这显然与高能粒子实验事实完全相悖。

2、在物质世界,小到粒子大到星系,任何客体都无一例外的在做变速运动,实际的惯性系根本就不存在。这就导致了这样的严重问题:从逻辑学的角度,SR表述的并不是现实世界真实客体的真实运动。这对SR来说,无疑是致命的。

(二)

再考察SR的两个公理化原理之间的关系:

1、光相对于真空的运动是绝对的,这就表明真空各处等同且是静止的,即真空本身就是一个静止的优越惯性系。否则,如果真空各处非等同且可动情形也不同,也就绝对不会有真空中的光速不变。

2、由1,光速不变原理以真空的绝对性为基础,但相对性原理则是以完全平权的惯性系为基础,这就尤如几何学中,“欧几里德几何”中“过任何直线外一点只能引一条平行于此直线的平行线”公理、与“黎曼几何”的“三角形三个内角则大于180度”公理,它们的描述基础并不一致,因此也就绝对不可能成为某种几何学理论体系的逻辑前提。即构成SR的两个公理化原理的描述基础因为并不一致,它们也就不可能扯到一起,来成为构建物理学理论体系的逻辑前提。

(三)

我们再考察爱因斯坦把SR推广到GR所做的思考。为了克服SR中实际并没有真正惯性系的的逻辑学缺陷,于是爱因斯坦就大胆推想:在所有的参考系中,物理定律表述形式都应当保持不变(具有协变性)。怎样实现这一构想呢?于是他注意到了物质惯性质量和引力质量的等价性,提出了物质惯性质量和引力质量完全等价的等效原理,再使用著名的升降机理想实验,认为有加速度的非惯性系就等价于引力场,如此他就把SR的相对性原理做了这样的推广:物理定律表述形式不会因惯性系或非惯性系而改变。亦称是广义相对性原理

因此人们也说:广义相对论就是狭义相对论加等效原理。

容易分析,爱因斯坦把SR推广到GR的如上过程,至少存在有如下两个明显的逻辑缺陷。

1、SR中,在惯性系中物理定律具有协变性,其时空变换都是对所描述客体自身存在而言,完全不涉及客体自身存在之外的时空;而在GR中,不论是在爱因斯坦自己写出的描述粒子运动的测地线方程,还是与人合作写出的以度规为因变量的引力场方程,客体物质分布及运动存在,涉及的总是被描述客体自身存在之外的时空。因此,SR和GR表述的时空范畴完全不同,二者的描述对象并不具有逻辑的一致性。

2、爱因斯坦在GR中认为:在局部惯性系内,不存在引力,时空是平直的;在任意参考系内,存在引力,引力引起时空弯曲,时空是弯曲的,而时空弯曲的原因是因为有物质存在的影响,其弯曲程度取决于物质能量密度、动量密度分布。

这里就有一个显而易见的问题:SR的描述对象必然都有物质,由GR也就必然要构成时空弯曲,那么又怎么会有时空平直的局部惯性系存在呢?因此,有了GR,SR必然不成立,GR与SR完全不自洽,GR并非是SR的推广。

(五)

再看看爱因斯坦在相对论中对基本物理概念的理解。1905年,他在《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》一文中得到了这样的结论:“物体的质量是它所含的能量的度量”;“在发射体和吸收体之间,辐射在传递着惯性”。

我们知道,物理学中质量与惯性的本来意义是:物体的质量是对它所含物质多少的度量,而惯性反映的是物体对加速运动的阻碍。

1、能量是外力做功过程的量度,而质量则是对客体的物质自身存在属性的量度,自身属性怎么可能包含由外力形成的过程呢?

2、如光子运动不可加速这样,如果客体是做极限运动,物质以这种方式存在时就不能对加速运动构成阻碍,这样物质自然也就不再具有惯性了。这种情形尤如常温下导体都有电流阻抗,但在低于临界温度的极限条件,电流阻抗就消失的道理一样。由此惯性决定于客体物质自身存在的特定方式,而这种存在的特定方式决不可传递,即惯性决不可传递。

爱因斯坦关于质量是能量的度量、辐射传递惯性,这并非是他独具慧眼、超群绝伦的伟大贡献,而是他纯粹按照相对论理论表述需要,对物理学基本概念的肆意篡改,这不仅会构成现代物理学逻辑的极大混乱,由此也还会构成现代物理学观念的极大混乱。

(六)

对SR作者的研究结果是:仅对有静止质量客体的自由运动,它的形式化表述是有效的,并非是在物质世界各个领域都适用的普遍真理;要消除它自身制造的一系列悖论,就应当针对其逻辑学缺陷做出修正。对此可参见作者在网上已发表的《狭义相对论的简单修正》、《澄清对狭义相对论的明显误读(RT4)》等文章。

对GR作者的研究结果是:它依据的等效原理,对静止质量物质严格成立,在太阳系范围内近似成立,在宇宙学范围绝对不成立;它只是一种通过数学手段等效表述引力作用的等效理论,有效性非常有限对此也可以参见作者在网上已发表的《广义相对论等效描述的有限性》、《引力场的构成与等效原理(DW11)》等文章。

最后特别说明:相对论存在整整一个世纪,当然有其存在的合理性,我们认识它的逻辑学缺陷,及理论适用的有限性,既是为了对它做有效的修正,也是为了在它有效的范围内正确使用。作者讲相对论有致命的逻辑学缺陷,其用意决不是要去推翻打倒、彻底否定它,而是要继承发展它。

完成于2010-4-9

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