您的浏览器Javascript被禁用,需开启后体验完整功能, 请单击此处查询如何开启
网页 资讯 视频 图片 知道 贴吧 采购 地图 文库 |

广义时空相对论概述_理学_高等教育_教育专区

10297人阅读|94次下载

标签:
  • 相对论|
  • 时空|

广义时空相对论概述_理学_高等教育_教育专区。广义时空相对论概述


广义时空相对论概述 ——爱因斯坦相对论探疑 前 言 夏烆光 早在 1908 年,在物理学急剧发展的浪潮中,列宁就一针见血地指出:“…… 一般自然科学家以及物理学这一专业部门中的自然科学家, 一般自然科学家以及物理学这一专业部门中的自然科学家,极大多数都始终不渝地站在唯物主 义方面。但也有少数新物理学家, 义方面。但也有少数新物理学家,在近年来伟大发现所引起的旧理论的崩溃的影响下, 在特别明显地表明我们知识的相对性的新物理学危机的影响下, 由于不懂得辩证 法, 就经过相对主义而陷入了唯心主义。 (参见 …… 《唯物主义与经验批判主义》 , 列宁 著,第 359—360 页)”尽管情况如此,尽管辩证唯物主义在各个方面已经 取得了辉煌的胜利,但在当前的自然科学中,还是广泛地流行着这种主观唯心主 “……宇宙的时 义思潮。例如,在科教电影《宇宙与人》一片的解说词中讲述道:“……宇宙的时 空是可以改变的,一切的前提是因为宇宙中质量和能量以及速度可以转换。……当原子核接近 空是可以改变的,一切的前提是因为宇宙中质量和能量以及速度可以转换。……当原子核接近 光速时, 光速时,电子会逐渐达到它的速度极限而越转越慢,这就意味着电子的振荡变慢,生 命是由电子控制,因此生命过程将被延缓,时间自然变慢。这就意味着人类可以 通过提高速度使生命的进程变慢,如果我们能把一万年当作一天来过的话,宇宙 旅行当然不在话下,人类长寿的秘密,居然存在于速度之中。”显然,这一观点 是来自于爱因斯坦的狭义相对论。按照狭义相对论:运动系上的时间坐标(t’) 和空间坐标 r’) ( 在运动的过程中会产生“洛伦兹收缩”。 根据这种所谓的“收 缩”, 便可演绎出“双生子佯谬”的结论。 承认洛伦兹收缩的存在, 就等于承认: 时间和空间不是客观实在,而是人的感性直观形式。 时间和空间不是客观实在,而是人的感性直观形式。(参见《未来形而上学导论》,康 德 著, 45 页) 这就是康德和马赫的“相对主义时空观”, 第 。 是地地道道的“主 观唯心主义”。 我们说,假如把这些观点仅作为科学幻想来加以传播是可以考虑的,如果是 把这些观点作为一部科教电影来加以宣传,那就值得商榷了。当然了,这里我并 不是说这部科教电影的编导在有意地宣扬唯心主义, 而是说在流行的时空理论中 广泛存在着主观唯心主义的思想倾向。 还有, 这部电影把“大爆炸”的“宇宙生成论”当作一个成熟的理论来加以 宣扬。可以肯定地说,在宇宙学中,大爆炸的宇宙生成论,并不是一个成熟的、 值得信赖的观点。因为,这个观点中存在着难以克服的原则错误。 众所周知, 这一观点的实验依据是来自于美国天文学家哈勃所发现的“恒星 系光谱的红向移动现象”。 目前, 关于这个问题的权威解释是大爆炸的宇宙模型。 而这一解释的根据是“多普勒效应”。在这个问题上,多普勒效应的理论根据则 是爱因斯坦的广义相对论(参见《空间、时间和引力的理论》B.A 福克著,第 479—489 页)。按照这种模型,我们的宇宙产生于一次空前的“大爆炸”。爆 炸后所形成的“碎片”—— 恒星系——以接近光速的速度向四面八方飞散开 来。由此可以推算出宇宙的年龄距今大约为 150 亿年。 对此,我们可以作出一个显而易见的逻辑推理:既然站在地球上观测,周天 360 度方位上的恒星系都有不同程度的“红向移动”,那末,地球就自然而然地 成为大爆炸的“发源地”。然而,这是绝对不可能的!别说是地球,就连我们的 太阳系、甚至银河系,在广袤的宇宙中也是微不足道的。如此庞大的宇宙,当初 的爆炸怎么可能是以地球为“核心”呢?!可想而知,假如我们生活的星球不是 “太阳系”,而是在银河系之外的另一个什么“恒星系”的话,我们还是利用那 个哈勃望远镜去观察现有的星际空间, 那么也一定会发现所有的恒星系都以那个 恒星系中的某个星球为核心不停地向外“离散”。 曾经有人用“吹气球”的现象 来比如宇宙的膨胀,并认为:恒星系之间的离散就好象气球表面上的两个点,随 着气球的膨胀,这两个点之间的距离相应地增大。对此,不禁使人要问道:这个 “吹气球者”究竟是站在什么位置之上呢?难道他可以站在宇宙之外来“吹气 球”吗?!难道地球不在宇宙之内吗?!所以说,用多普勒效应来解释恒星系光 谱的红向移动现象中,存在着难以克服的逻辑谬误。 老实说,利用这个观点来解释宇宙的生成机制,其错误的性质,未见得比托 勒密(Ptolemy)的关于宇宙的“地心说”好到那里。毫无疑义,这种观点使问 题又重新地返回到“信仰主义”的老路上去。当然了,任何局部的星系因为“引 力坍塌”而引起的“爆炸”是有可能存在的, 甚至这种爆炸还可能生成新的恒星 系,如太阳系、银河系等等。但是,任何一个具体的“恒星系”都不能代表“宇 宙”。 因为, 按照 《辞海》 的解释: 无限的“空间”叫做“宇”, 无限的“时间” 叫做“宙”。因此,所谓的“宇宙”,不过是“空间”和“时间”的别名而已。 由此而论,在任何有限时空上物质的演变规律,都不能代表“宇宙”本身的生成 规律。 我们说,所以会出现这样的局面,关键在于:爱因斯坦的相对论从一开始, 就采用了牛顿力学的概念和物理原理。其中包括:惯性坐标系统、相对速度、伽 利略的相对性原理、光速不变原理、等等。诚如所知,“惯性坐标系统”是把观 测者和记录时间过程的时钟锁定在坐标系统的“坐标原点”(O)之上;而相对 速度是利用锁定在坐标原点(O)上的静止时钟记录的时间过程(t)去除以运动 事件所行走的空间路程(r),即 V = r/t。当然,在牛顿力学中,这样地定义 坐标系统及相对速度是没有问题的,因为牛顿力学已经事先假设:相互作用的传 播速度是无穷大,时间具有绝对同时性,两个物体之间的相互作用是超距的。不 过,也正因为这一前提假设与客观实际并不相符,所以给牛顿力学本身带来了先 天性的缺陷,从而使牛顿力学成为一个近似正确的时空理论。 事实上, 对于空间和时间一类物理量的精确确定必须遵循着一个最起码的逻 辑原则,——即接触作用原则。换言之,无论是确定一个运动事件的空间位置、 还是确定这个运动事件在任意空间位置上的时间坐标, 都必须通过某种形式的接 触才能够准确地实现。——不是观测者去直接地接触到这个运动事件,就是该运 动事件通过某种形式的信号传递来交换它的“运动信息”, 如果没有任何形式的 接触(包括信号传递),是绝对不可能实现对于物理量的精确确定的。在牛顿力 学中,那种认为:在一个惯性坐标系统内,使用一个时钟,就能精确地确定出某 个运动事件(或质点)离开坐标原点之后的空间位置和时间坐标的假设,是一种 不用通过接触就可以精确确定物理量的数值的基本假设——超距作用原则。 不言 而喻,在超距作用原则的基础上,对于物理量的确定只是凭借着自己抽象的思维 能力来进行。 然而, 用抽象的思维能力来确定物理量大小的做法本身, 在客观上, 完全等同于承认信号的传递速度为无穷大的前提假设!! 而现实的情况是:宇宙中相互作用传播的极限速度等于真空中的光速,而光 10 速本身又是一个固定的常数(c = 2.9979 x10 cm/s)——光速不变原理。所以, 在相互作用传播速度有限性以及接触作用原则的前提下,惯性坐标系统、以及相 对速度的定义等,就不可避免地出现偏差。原因是:在这种情况下,无论是位于 相对静止惯性坐标系统(K)坐标原点(O)上的观测者,还是位于相对运动惯性 坐标系统(K’)坐标原点(O’)上的观测者,使用自己的时钟都不可能绝对同 步地给出运动事件(或质点)同他们以任何速度(包括光速)、以及任意空间距 。 (或 离 (包括天文距离) 作相对运动时的时间坐标 2 和 t’2) 当我们用光信号 (t 电磁波) 来确定某个运动事件或质点的时间坐标时, 在这些时间坐标 2 和 t’2) (t 中,总要包括把该运动事件(或质点)到达任意空间位置的“运动信息”,以光 速传递给运动起点处的观测者所需的滞后的时间过程。 ——我把这种时间过程记 做 Δt2 和 Δt’2. 须指出,这里所谓的“不同步”,并非是说“运动的钟”与 “静止的钟”在“振动周期”上出现偏离, 而是说在静止观测者所记录的运动事 件 (包括运动时钟) 的时间坐标 (t) 之中, 总是包含着一个滞后的时间过程 (Δt) 。 更具体地说,分别位于坐标原点(O 和 O’)上的观测者,在记录运动事件(或 质点)的运动时,都必须各自地包含着一个时间过程(Δt2 和 Δt’2)。 一个必然的思维逻辑是:假若分别位于两个作相对运动的坐标系统(K 和 K’) 坐标原点(O 和 O’)上的观测者,利用自己的时钟,都能绝对同步地给出某个 以任何速度(包括光速)、以及任意空间距离(包括天文距离)作相对运动的事 件(或质点)的时间坐标(t2 和 t’2)的话,那末,这两个观测者肯定都是凭借 着自己的思维能力(即虚构的无穷大的信号速度)来确定运动事件(或质点)的 时间坐标,肯定都是忽略了利用光速测量该事件(或质点)的运动时,所需的滞 后的时间过程(Δt2 和 Δt’2)。于是便有 t’≡t. 结果,还是没有从根本上 摆脱“绝对同时性”的时间观念。——问题又返回到牛顿力学之中。可是,这与 相互作用的传播速度有限性的基本事实背道而驰!然而,在爱因斯坦的狭义相对 论中,爱因斯坦用以“校准”两地时钟的设想,恰恰是忽略了这个滞后的时间过 程(Δt2 和 Δt’2)。所以说,爱因斯坦的相对论始终没有摆脱绝对同时性的时 间观念。——这既是一个重大的物理问题,又是一个重大的哲学问题! 这既是一个重大的物理问题,又是一个重大的哲学问题! 可以说,一个运动事件(或质点)与一个惯性坐标系统一样,它们都是“物 体系统”。这里不妨用“第三个物体系统”来代表运动事件(或质点)。我们的 原则是:只要有物体系统存在,就一定有位于物体系统上的观测者、以及记录时 间过程的独立时钟存在。这样一来,关于相对论的概念:就不可能是站在两个相 对作匀速直线运动参考系统(K 和 K’)坐标原点(O 和 O’)上的观测者,针对 第三个物体系统分别地对于他们(K 和 K’)作相对运动时,所得出的两种不同 的“时空坐标”之间的相互比较,也不是站在相对运动坐标系统(K’)坐标原 点(O’)上的观测者同站在相对静止坐标系统(K)坐标原点(O)上的观测者, 各自关于“对方”相对于“自己”运动时, 所得出地两种不同的“时空坐标”之 间的相互比较。——因为在这两种相互比较中,前者并没有摆脱绝对同时性的时 间观念,而后者是偷换物理概念。(他们都把自己当成静止系,把对方当成运动 系,因而并不是同一个运动事件。)不难看出,此处所涉及的情况就如同太阳、 地球和月球这个力学体系。从逻辑思维上讲,月球就是这里所指的运动事件(或 质点),地球和太阳就是两个作相对运动的惯性坐标系统(K 和 K’)。如果站 在太阳上、同站在地球上的观测者,都不用任何具体的实验手段就能绝对同步地 给出月球分别相对于地球、以及相对于太阳运动时的时间坐标,那么太阳上和地 球上的时钟之间势必绝对的同步,结果还是没有摆脱绝对同时性的时间观念!! 所以说,关于相对论问题的概念只能是:站在相对静止坐标系统(K)坐标 原点(O)上的观测者,观测运动系(K’)对于坐标原点(0)的运动,得出一 个“时空坐标”;站在相对运动坐标系统(K’)坐标原点(O’)上的观测者, 观测“自己”对于静止系(K)坐标原点(O)的相对运动,得出另一个“时空坐 标”;当人们把这两种时空坐标、以及两种运动速度都加以比较——坐标变换 ——时,就构成了相对论问题。不过,在这种意义上的相对论,已经不是爱因斯 坦的相对论了, 而是以辩证唯物主义的时空观念为基础所创建的“广义时空相对 论”。 一言以蔽之,在经典的相对论中,一方面爱因斯坦继续使用着牛顿力学所定 义的惯性坐标系统、相对速度、伽利略相对性原理、及光速不变原理等只有在信 号传播速度为无穷大的前提下才能严格成立的物理概念与物理原理, 另一方面又 把相对论的概念作了错误地理解 (当然, 这种概念错误也与逻辑谬误直接相关) , 因而造成了明显的“逻辑谬误”和重大的“概念错误”。 必须认识到,在严肃的学术问题中,决不应该依据爱因斯坦相对论所取得地 巨大成就来掩盖它的逻辑谬误和概念错误。为此,我沿着恩格斯和列宁的辩证唯 物主义时空观念,并在总结了当代数学与物理学新成就的基础上,提出了一个全 新的时空理论——广义时空相对论。并于今年一月由人民交通出版社出版发行。 坦率地说,这个新的时空理论,不仅能够从根本上克服了爱因斯坦相对论的逻辑 谬误和概念错误、以及解决爱因斯坦相对论已经解决的时空问题,而且可以解决 爱因斯坦相对论无法解决的某些时空问题。可以说,这是一个具有广泛发展前景 的时空理论。

您的评论

发布评论

用户评价

  • 关于相对论的内容,不错 2018-06-20 04:26:30
  • 关于相对论的内容,不错 2018-06-20 00:40:41
+申请认证

文档贡献者

姜波

科研、研发

57 483144 4.5
文档数 浏览总量 总评分

喜欢此文档的还喜欢