第十七章:广义相对论新解
我越来越大胆了,面对网友的疑问和质疑,反而激起了我更大的好奇。但对我来说,这即使是个笑话也异常珍贵。就像我说的,这是初中高中时候的夙愿。本来以为写完第十二章就完事了。时隔一年,听到引力波被观测到了,我也是很兴奋。就好像自己参与了观测和研究似的。
既然认为引力是惯性的源泉,又认为引力不是空间弯曲造成的。那么就必须对广义相对论作出新理解。因为广义相对论是爱因斯坦为了解决引力问题而建立的理论体系。
狭义相对论是建立在狭义相对性原理和光速不变原理之上的,已经经受过严格的实验数据考证,是正确的。而且狭义相对论也可以和量子力学融合。
所以我们重点来说说广义相对论。广义相对论是建立在等效原理和广义相对性原理之上的,也经受了实验数据的考证,尤其是引力波的发现,更是佐证了广义相对论的正确性。
时空告诉物质怎么运动,物质告诉时空怎么弯曲,这样的话是正确的。但时空弯曲不是物质具有引力的原因,这是我要说的。也就是说伟大的爱因斯坦在对的基础上,建立了一个对的理论,却解释了一个错误的事情。用时空弯曲来解释引力是错误的。
那么你会问了,你认为是咋样的?很明显广义相对论是一种引力理论,是描述引力存在方式的一种理论,是说明引力本源的理论,但在解释的过程中出现了错误,也就是理解的方式不同。
假设这样一个场景,牛顿和爱因斯坦都活到了2017年,现在就坐在我的旁边。两个人如何看待对方的理论,爱因斯坦会说牛顿错了吗?牛顿会说爱因斯坦错了吗?很明显,都会各执一词。
他们没有活到2017年,可是你活到了2017年。我现在问了,你认为牛顿的引力理论正确,还是爱因斯坦的正确。你说牛顿错了,那么为什么现在的教科书都在讲牛顿的引力公式?而且我们也运用牛顿引力公式去完成了很多问题。可是支持爱因斯坦引力理论的人说牛顿引力理论解释不了很多现象。而爱因斯坦理论却可以解释,而且数据更精确,更完美。
支持爱因斯坦著名的实验有水星近日点运动,光线在引力场的偏移,光谱线的红向移动,雷达回波延迟。
那么我们就矛盾了,到底该支持谁。其实对于该问题的思考对于引力理论来说至关重要。我们来比一下牛顿引力理论和爱因斯坦引力理论。
首先从公式上来看,牛顿的引力公式是通过具体的物质实验得来的。爱因斯坦的引力理论则多是从繁杂的数学方式推导而来,其理论公式是一组非线性方程式。
再从适用范围来说,牛顿引力理论只适用于宏观物体低速运动范围,爱因斯坦引力理论适用于星际,甚至宇宙尺度下天体高速运动等的引力计算。从牛顿引力公式就可以看出来,计算涉及的也就是质量和距离。而爱因斯坦的公式则更不是这样。
其实写到这里,一个敏感的人大概已经知道我要指明的答案了。从牛顿引力理论和爱因斯坦引力理论来对比,我们不难发现牛顿引力理论就像一条“线”;而爱因斯坦的广义相对论则像一个“面”,所以它是一个非线性的方程式。
这就是非常清晰和好理解了。再次回到引力是惯性的源泉的观点。在说明这个观点的时候,我反复强调过一定要注意理解引力场!
这是问题的关键!
牛顿引力理论没有涉及到场,所以我会把它形容为一条“线”,它是线行的公式。广义相对论涉及场,所以它的理论就要求了四维时空,它是一个非线性的方程。这才是我要讲的关键。这和我要说明的理论观点非常一致。
所以爱因斯坦和牛顿引力理论从本质上来说,两者都是引力理论,都是描述引力存在的方式!
所以两者都没有错,适用范围有别,观测角度不一样。用中国的一句诗歌形容就是:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同。”牛顿引力着重看“线”,爱因斯坦着重看“面”,以“面”看“体”。所以从更广远的角度来说,广义相对论的描述方式更胜一筹,因为它的理论系统把“运动”考虑进去,把场考虑了进去,得出了的结果更精确。这是可以想象的到的。
由此我们再来理解一遍惯性。其实和引力是一样的。物质具有惯性,和整体引力场是有关的。所以引力是惯性的源泉!而具体到我们身边的物质,物质质量大,惯性大;物质质量小,惯性小。是和具体的物质引力表现相吻合的。这点我没有在前面的章节中很好的去描述,希望今天的描述,可以让大家一目了然。
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再回到广义相对论的时空观,也就是爱因斯坦的弯曲时空。其实爱因斯坦的弯曲时空一直是饱受争议的。宇宙天体如此之众多,时空是怎么弯曲的?这种“混乱”不是一般的难以想象!
对于引力场来说更像是一场灾难。我敢保证,就算爱因斯坦在我的面前,他也无法就此描述清楚。因为他的构想,对于语言来说是苍白的!
而且爱因斯坦理论是支持霍金的大爆炸的。我其实是对此反对的。如果宇宙起源于一个奇点,那么所有的理论系统在“奇点”时期都是失效的。任何东西都是不可想象的!这本身就不可思议!这也不符合现在的哲学体系【以马列哲学和道家哲学为例吧】。
而且在前面章节中,我还提到过更多维度的理论,大多是从网络学习了解的。就我内心而言,我是持高度怀疑。五维时空,六维时空……更高维度意味着更多“混乱”。我们的大脑是开放的,因为我们对宇宙的了解还很少。但这样的理论在一开始,我们还要非常谨慎!
还有最近网络上有一个叫Verlinde的引力理论非常火,说是由MargotBrouwer带领的团队使用引力透镜的方法首次检验了ErikVerlinde提出的引力理论。Brouwer和她的团队测量了超过3.3万个星系附近的引力场分布。结论是Verlinde的理论与实验结果吻合得很好。
但又说Verlinde的理论只适用与孤立、球形、静态的系统,可宇宙是动态的复杂系统。该理论目前还无法解释很多其他观测结果,所以暗物质理论依旧很有竞争力。
因此我对该理论持高度怀疑态度,他的理论一定不能是孤独的,静态的系统。所以期待他理论的进一步完善和进一步被验证。否则就是错误的。
我们对引力如此的不了解,那么观测【引力透镜观测星系引力场分布】结果比广义相对论大,这并不能证明广义相对论是错误的。因为我们对引力场的场的性质还不清楚。爱因斯坦关于引力存在方式的描述就目前来说,我认为是靠的住的。它是引力存在方式的说明理论,其实也说明了引力的本源!
走向空白的世界
——灵遁者
请不要嘲笑我所探索的东西
那里是一片空白
如果你嘲笑
我也不会求你
它离我很近
它离你很远
那里是一片空白
但我站在那里
那里就有了热情和想象!
走向空白的世界
我不是第一个人
他不是最后一个人
真正的引力产生之谜是什么?对于我们来说至关重要。而引力波的发现无疑对我们是莫大的鼓励。在黑暗的宇宙中前行,人类永远是摸着石头过河,真相远比我们想象的更远。要有耐心!