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等效原理的对与错

时间:2006-11-23栏目:物理论文

  提要
  
  等效原理是爱因斯坦广义相对论理论的基本出发点,但是还有它的错误。牛顿力学的理论结构需要重新调整,也就是需要重新建立“公理化”体系。我的“惯性力学三定律”就是此新的公理化体系的尝试。
  
  一、等效原理的对与错
  
  有人说“等效原理”违背了力学的知识,这话不假。问题是对这个认识有两个结果:一是全盘否定等效原理,而原来的力学知识是不可动摇的;二是这正说明了目前力学知识的局限性及不完整性,正是说明力学知识需要变革。(“等效原理”是独立于牛顿三定律与引力定律之外的。)
  
  从我的角度来看,等效原理所包含的客观现象事实方面是不可否定的,是原来力学知识(牛顿力学)所没有涉及到的客观事实。所以,力学知识需要变革。爱因斯坦的伟大功绩就在于看到了此客观事实,且力图变革牛顿力学的知识,从而建立了他的“广义相对论”.爱因斯坦思想的精髓就是他在他的《狭义与广义相对论浅说》一书中说的:“物体的同一性质按照不同的处境或表现为‘惯性’,或表现为‘重量’(字面意义是‘重性’)。”(注:读者看一看!就连翻译此文的译者都回避“重性”这一词,可见原来的力学知识的“惯性”.爱因斯坦在写此话的时候是用加重号的,由此可见这是爱因斯坦思想的精髓。)如果说“苹果自己落地”是由于它的“重性”,这等于白说,而爱因斯坦的伟大功绩的伟大就在于把“重性”与“惯性”联系了起来,认识到了它们是同一性质。把许多人看来是毫不相关的不同客观现象联系起来,认识到是同一的性质,这也许就是科学研究真正价值的最重要的体现。牛顿的伟大功绩不在于“发现了万有引力”,而是发现了“苹果落地”现象与天体的公转“向心加速度”属于同一性质。我们不能怪牛顿把这同一性质归于“引力”,因为在牛顿时代还没有“演化”的观念,没有“场”的概念。牛顿作为一位严谨及严肃的科学家,仅肯定了在此问题上的自己的两点成就:1.肯定了地球上的“重力”与天体“向心力”在性质上具有同一性;2.用数学方法表示了这个“引力”.而牛顿本人也一直怀疑“引力超距”性。然而可悲的是,牛顿以后的人们至今,还把“万有引力”当作牛顿的伟大发现。更可悲的是,从牛顿时代至今,许许多多的人把解决引力的“超距作用”变为“直接作用”问题当作毕生的研究方向。“引力”呀!“引”无数英雄竞折腰。如果说牛顿把这个“同一性质”用“引力”一词来表达是出于他的无奈,今天的人们可以原谅他的这种无奈,然而,今天的许多人还要承认这个“无奈”是伟大的发现,且绞尽脑汁去虚构什么“微粒子”(不管是什么名称)来实现“直接作用”,那实在是太可悲了。我想起了中世纪教会里的教士们在争论“一个针尖上能站住几个天使”故事,今天的人们一定觉得这样的“研究课题”实在是没有意义。那我也可以说,“引力为什么会超距作用”的研究课题,对于后来的人们来说,也同样是没有任何意义的问题。既然是“引力”,依照“对立”思维,又依然有人弄出个什么“斥力子”,那实在是更可悲了。当然,我并不掩盖我对他们的敬意,因为他们毕竟是“舍生忘死献身于科学事业”的人们,而不是只为自己活着的人们。? 颐遣坏貌环此嘉颐侨死嗨嘉娜毕萘恕H欢么腥毕莸乃嘉ヌ剿魉嘉娜毕荩鞘翟谑翘蚜恕N颐俏裁床蛔灰幌挛颐堑乃嘉绞剑?nbsp;
  
  我在给我的东北师范大学物理系同一届毕业的校友说:物体的自由下落是由于物体的“重性”,不是由于“外力”作用的结果,当然不是“地心引力”作用的结果了。此校友又说了:那为什么物体会自己“下落”?我回答道:那为什么不可以认为物体不是由于外力的原因,而由于自己的“重性”可以自己“下落”呢!有人在此会笑话我,如果物体自己下落,那我们还要研究它干吗!是啊!仅仅如此认识还要研究它干吗。我在上面不是说了吗。仅仅把“自由落体”的原因归于“重性”,不是科学。而重要的是,爱因斯坦把“重性”与“惯性”联系了起来,认识到是同一的性质,那才是科学,才是科学的真正的价值。再下一步,就是怎样改变原来力学知识结构的问题了。然而遗憾的是爱因斯坦有了正确的出发点,却没有完成改变原来力学知识结构(也就是力学理论结构的重组问题)任务。那为什么爱因斯坦没有完成呢!当然是由于他的认识上的缺陷所造成的了,从而走了很大的弯路。爱因斯坦说卓别林的幽默能被全世界的人所理解,而卓别林说爱因斯坦的理论在这个世界上只有几个人“理解”.依我看来,爱因斯坦的理论只有几个人“理解”,正说明爱因斯坦本人也没有真正“理解”,那更谈不上那几个人的“理解”了。真理应该是简单明了的。然而遗憾的是,一些人把本来是一本“糊涂帐”的东西,自己不理解(也没法理解)却怪别人不理解,然后,又把它变得“高深莫测”,“高深莫测”了,才认为是真理,这是什么逻辑!爱因斯坦的“处境”(见前面的那句话)语言是非科学化的语言。而爱因斯坦对“等效原理”的“科学化”的描述,则是走向“弯路”的开始。
  
  爱因斯坦的等效原理是一个内涵不明确,外延无限大的经验命题,是一个很不成熟的经验命题,是还没有上升到理性认识(本质认识,实际上,真的达到了本质的认识,此经验命题也就完成了它的历史使命。)的经验命题。许多书分别对等效原理的表述都不相同,就说明了这一点。总的来说,有两方面的感性认识角度的内涵表述,一个是“加速度计读数”的观察者角度的表述;另一个是自我感觉的“失重与有重”角度的表述。而局部的“处境”则是以“升降机”、“实验室”来表述。坐标系(参考系)“处境”角度的表述,则没有了“局部处境性”,为了恢复这局部处境性,就用“邻域”与小“度规”来表述。然而这都不是理性认识层次上的表述。
  
  爱因斯坦的等效原理外延无限大的错误的直接后果就是光速的“等效思维实验”.我在此不得不提出一个反例。爱因斯坦说在“自由空间”中接近光速加速直线运动的一个实验室的壁上有一个小孔,光从这小孔射入此实验室中。于是,此光束在此实验室中是弯曲的。从而就“等效”出了在“引力场”中的光束也是弯曲的。于是,什么黑洞,什么引力透镜都出来了。我也可以进行一下“思维实验”:在此自由空间中接近光速“匀速直线运动”的实验室里的光束,也是偏折的,如果有若干个这样的实验室并排作等差匀速直线运动,在这些实验室里的光束也会是弯曲偏折的。这又怎么解释?本来“等效原理”的本源是“低速”现象范畴。
  
  二、否定之否定
  
  我从19岁就决定我这一生要解决“引力”本质问题,我在1987年自认为基本上达到了我的目标,并写了约五万字的论文。后来我没有机会发表我的论文,就转入了科技发明活动。在前几年,也就是在我 “天命”之年,我有了发表我观点的机会(见本文后面的参考文献)。我在此网页对我的观点作一下补充说明。我的主要观点的核心就是判断物体是否处于“惯性运动状态”(已经包含了“重性”),用感性语言来说,就是如果物体是“失重”状态,就是“惯性运动状态”.所以,天体的公转运动与自由落体运动都是惯性运动状态。静止在地面上的物体,在水平方向也是惯性运动状态;太空实验室中的失重就意味着其是惯性运动状态。静止在地面上的物体在垂直方向上是非惯性运动状态。
  
  我的观点的前提就是有两种空间,一个是没有重力场的空间,一个是有重力场的空间。在这两种空间里的物体的惯性运动状态或非惯性运动状态
  
  基本上是相反的。仅仅涉及运动问题,当然就仅仅涉及空间与时间问题了,同时也涉及运动的相对性的问题了,接着,就涉及到参考系的问题了。然而如今的人们在空间与时间的问题上纠缠得太多太久了。空间与时间本是物质存在的“形式”,在“形式”上纠缠而浪费精力实在是犯不上。现在通常的广泛的提法是说爱因斯坦的广义相对论是把“引力归于几何性质”,这正是说反了(也是认识反了),应该是“几何(空间与时间)被赋予了物理性质”(也就是“场”),就像我们物理学中的许多数学公式具有物理涵义一样。要注意的是,我们认识的出发点是客观物理世界,而不是数学公式。总想在数学公式的推导中来发现真理,在认识论上是错误的。有人动辄就什么依某某定律,岂不知我们“赋予”其物理意义的表达在多大的程度上是准确的,而不去深入地考虑。也就是说,我们应该注意的是,我们的数学公式在多大的程度上准确地表达了我们对“物理世界”的认识。比如:我在我的论文里说牛顿引力定律的真正的物理涵义是物体的广义惯性力,而不是“引力”.数学公式是我们表达对“物理”意义的比较好的方式,而不是认识的出发点。我们对“物理世界”认识的变化,对其表达的数学公式也要随之变化。比如:我在我的论文里提出了惯性力学(区别于牛顿力学)三定律,就是对原来力学基本(公理化)数学公式的改变。在我的惯性力学三定律里包含了牛顿第一第二定律,也包含了“等效原理”内涵,也包含了牛顿的“引力定律”.
  
  在此我多说一句,物理学里的数学公式分两种:一种是公理化(约定)公式,如牛顿三定律;另一种是经验公式(在公理化的力学体系里,经验公式仅具有引用的意义,不具有公理逻辑大前提的意义。)如牛顿引力定律。一般的来说经验公式永远是对的(有的人说“好使”),但不是无条件精确的,比如,既然引力定律如此精确,其质量无论怎么小的两个物体之间的距离,如果小于一个距离单位,并且趋近于零,其引力值应该趋近无穷大,那么,我们就应该无法把书翻开了,在现实世界里为什么没有此现象发生?当航天器在太阳系中“自

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