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杨鸿智-后现代理论医学博客

《后现代医学》、《正反馈医学》、《自体原位器官重构技术》

 
 
 

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关于我

这是一个宣传后现代理论医学的博客.后现代理论医学是以系统理论为指导的新医学.该理论认为,在生命组织中干细胞是决定机体功能状态最基本的因素.通过调节机体内环境和为干细胞提供再生所需要的物质和能量,就可以使干细胞在患者体内原位再生,实现器官重构,使器质性病变得到治疗.现在,已经在北京医药信息学会内成立了后现代理论医学专业委员会,杨鸿智是主任委员.

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(6)广义相对论存在的问题(2)  

2013-05-12 10:06:21|  分类: 干细胞病 |  标签: |举报 |字号 订阅

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6)广义相对论存在的问题(2

——原理上的问题

志勰

http://www.phyw.com/shkl/wuzhi/gyxdldwt/gyxdldwt.htm

 

4、广义相对论和狭义相对论的矛盾

 

狭义相对论和广义相对论在处理物体存在的属性上所存在的区别已经是毫无疑问。狭义相对论对物体的描述体系表现为与力学的无关性,广义相对论则恰恰是与力学相关的。这种定义体系处理的角度不同,是否会影响相对论的描述体系的有效性呢?

 

1)狭义相对论物体的力学属性特点

 

狭义相对论我们已经讨论了很多,并且做了很多比较性的说明,对此您可参见时间与空间相关的文章,这里就不再作分析了,而仅提几个相关的结论。狭义相对论对物体运动的描述表现在时间、空间上的不同仅仅是我们所采用的定义体系的不同,这一点依赖于我们所采用的定量方法。至于是否在这种不同惯性参照系间的描述是否存在力学上的区别。我想这一点是肯定的。举个例子来说,如图:

 

假设图中所画的两条线的长度是在第三惯性参照系中观测到的物体在一秒的时间里理论运动的结果,两条直线上标出的两个小的间隔表示两个惯性参照系中的空间长度定量单位。两个惯性参照系的速度在第三惯性参照系中的速度分别为0.9C0.95C。与此同时,在第三惯性参照系中的质量为一个单位的物体,在如上两种惯性参照系中的质量则不再是一个质量的理论单位。定义体系的不同,必然伴随着在定义体系中力学的属性存在不同,我们通常所说的光速只能远远趋近,却不能到达就是这个道理。但在运动物体本身的惯性参照系中,物体的力学行为和其他惯性参照系中的力学行为没有任何的区别。但毫无疑问,力学属性在这种惯性参照系中的描述体系变换中是存在不同的。这种不同是描述本质上的不同,并表现在物体质量的变化上。

 

狭义相对论在不同惯性参照系中的这种力学的区别可以看作完全是由参照系在描述体系上的变换造成的。而不是物体力学属性的本身发生了改变,是一种相对的数值变换。

 

2)广义相对论物体的力学属性特点

 

如果我们确认广义相对论的定量描述体系,并且广义相对论中在物体变速运动状态或者引力状态上反映在定量物体时间、空间和质量上的不同定量当作客观存在。那么物体的时间、空间和质量的定量体系的不同只能来自于物体的力学属性的不同。除此之外,我们将没有别的原因可循。

 

这是狭义相对论和广义相对论定量体系的区别。在这种区别中,我们不难看到狭义相对论和广义相对论之间的矛盾。

 

在狭义相对论中,描述不同惯性参照系之间的协变形式只是来自于定义体系,并且是与物质之间的作用形式无关的协变。然而在广义相对论中则恰恰相反,广义相对论针对于非恒定物质存在状态形式间的协变形式则完全依赖于物体的变速运动形式、引力形式,或者更进一步的说,是来自于外界和物体的作用形式。我们没有任何的理由来确立这样的协变形式。如果我们确立这样的协变形式,那么物质本身和作用相关的属性,比如密度、压力等状态,我们没有理由不具有这种和定义体系相同的协变关系。换句话说,物质本身的属性也会改变这种定义体系。但是,相对论则恰恰没有将这种作用形式进行描述体系相同的协变,而仅在引力和变速运动形式上确立这样的协变形式。

 

这样,广义相对论和狭义相对论就失去了我们对物质世界描述的标准。时间和空间以及物质的本身这样的描述体系就成了一个矛盾的定义体系。改变物质存在的某种状态的过程,我们所采用的描述体系会发生某种改变过程(也可以叫做协变),这种改变是力学属性引起的物理描述体系的改变,物质从一种状态到另一种状态也会发生这种定义体系的改变过程,这种改变则是狭义相对论的于力学属性无关的改变。这样我们就彻底的失去了定量物质定义体系对物质世界描述的标准。

 

 5、广义相对论原理的问题

 

我们已经从对物质实际进行描述的原理上对相对论的原理进行了分析,并且得到广义相对论时间和空间对物质定义描述体系的协变形是来自于力学的原因,那么我们现在来从力学的模式上来分析一下广义相对论的原理,以及它们是否具有物理的价值和意义。

 

1)离心力和引力的等效性

 

关于离心力和引力具有等效性,这一点我是从爱因斯坦先生在分析光谱线的红向移动时看到的。可参见爱因斯坦先生在研究引力场所形成的时间变化说明。

 

离心力和引力在物体作用的形式上是完全不同的。如图:

 

如上两个图是离心力和万有引力的受力比较,左边一个图是圆周运动简图,右边一个图是地面上的万有引力的一个简图。

 

我们暂时将图中实心的一点当作一个物体,并且都看作固定在地面上。在作圆周运动的图中,会存在两种作用力,一种作用力是远离球心,这种作用力是惯性力。另一种作用力是向心力,是由物质之间的凝聚力提供。对于图中实心球的一点,作用力的结果则是趋向于实心球的密度减小。万有引力则不同了,则是趋向于实心球的密度增大。圆周运动和引力作用所形成的两种作用力的效果使物体存在的属性完全是相反的效果。从力所形成的物质的属性变化上来说,则是完全相反的。当然,这样的分析不是全部的。仅是针对于将图中的实心球和整个的球看作一体的作用结果。实际上,我们可以采用特殊的方法实现局部的物体和如上的分析中相反的效果。从物质属性的本身上来说,我们不能找到对物质描述体系变化形成物体属性变化的的力学原因。匀速圆周运动的物体和万有引力虽然在作用力上都存在一个向心力,然而它们使物质的存在属性可能是相反的变化,这一点不能作为根据。

 

2)引力和度规之间的联系——等效原理

 

关于等效原理,我在这里引述《相对论》(W.泡利著 凌德洪  周万生译 上海科学技术出版社P197)的原文。

 

等效原理原来只是在均匀引力场的情况下提出的,对于一般的情形,等效原理可以作如下的表述,对于没一个无限小的世界区域(在这样一个世界区域种,引力随空间和时间的变化可以忽略不计),总存在一个坐标系K0(x1,x2,x3,x4),在这个坐标系中,引力即不影响粒子的运动,也不影响其他物理过程。简言之,在一个无限小的世界区域中,没一个引力场都可以被变换掉。我们可以设想用一个自由飘浮的、充分小的匣子来作为定域坐标系K0的物理体现,这个匣子除了受力作用外,不受任何外力,并且在重力的作用下自由落下。

 

显然这种“变换掉”之所以可能是由于重力场具有这样的基本属性:它对所有的物体都赋予相同的加速度;或者换一种说法,是由于引力质量总等效于惯性质量的缘故。

 

在等效原理的应用过程中,引力对于物体的作用和我们给与物体施加作用力其效果总是存在着不同,当然,如果我们从作用力的大小以及力产生的物体的运动变化来看,似乎我们找不到两者的区别。但倘若从物体受力状态分布来看待加速度和作用力的区别,那么它们之间的区别则是必然的了。关于这个问题,前面在从物理的角度来看待物体的恒定存在状态和非恒定存在状态已经讨论过了。

 

从数学上来说,我们可以对物质进行微分,把物质单元无限小化。在这样一个无限小的物体上,引力给与它内部的力学分布差异可以认为给“变换掉”,但对于整个物体而言,这种力学分布差异确是必然存在的微小的差异。从物理上来说,我们不能找到没于任何结构的一个物质点,物质只要存在这种结构,那么采用无限小化对于物质的这种结构进行引力场变换掉则是无效的。因为物理不是数学,数学上的无限小区域不能应用于物理上的一个物质无限小区域。因此,引力给与物体的作用差异则必然是存在的。

 

在这种意义上来说,等效原理是数学上的原理。在物理上则只能是近似的。但物质原理就是物质原理,它不等同于我们在现实中应用的某中近似公式。大概是什么就行了。原理包含了严密性,严格成立。等效原理只能是一种近似的,我想“等效原理”在这种意义上来说不能叫做一种物理原理。

 

当然,在处理引力和加速度上,物质间的作用仅涉及到引力时,还是可以这样近似处理的。但倘若要涉及到其它的作用形式,我想这必然是要失效的。我们来看这样一个例子。

 

3)关于引力和加速行为不能看作等效的一个理想试验

 

鉴别引力不同于加速运动可采用如下的方法:

 

如果我们采用普通物体来鉴别物体在引力和加速度状态下的区别,这一点是很难做到的。但好在自然界中存在的相互作用并不仅仅限于引力,这就给我们提供了鉴别引力和加速度之间的区别。

 

具体方法是如图:

 

图中是一个正电场给与一个电子的加速运动,如果我们确认引力和加速度可以看作是等效的。那么我们根据电荷间的经验事实就可以确定了。

 

电子在电场作用力下开始进行加速运动,电子的这个加速运动等效于它受到一个强大的引力场。

 

但是,电子在加速运动过程中,它会产生一个电磁辐射,它会辐射出和它的加速度相对应的电磁波。这些电磁波可以对给它加速的电场这个参照系产生光子的作用,但如果我们将电子看作静止的,那么则是电场相对于电子作加速运动的了。理论上,这个电子参照系要接受到这个电场在加速过程中辐射的大量的光子。但实际上,这个电子不会接受到大量光子的作用,电子只会受到电场的作用,而不是受到大量光子的作用。

 

这样,电荷和电场间的加速行为,则可以使等效原理原理失效。我们只需要在受到引力的物体和引力场上放置定量的电荷,在两个惯性参照系中各放置一个光谱仪进行分析就可以就可以判断这种差别。

 

通过这个理想试验,我们可以看到将等效原理进一步推广到物理定律的普遍协变性是存在问题的。等效原理是对引力场中的自由落体运动而得出的结论,它并不能推广到电荷在电场中的加速行为。因此我并不认为物理定律的普遍协变性的这个假设是正确的。

 

6、狭义相对论和广义相对论在原理扩展上的问题。

 

我从不怀疑相对论是一种科学体系而存在,然而却怀疑它作为一种物理描述体系的有效性。

 

我们知道,时间、空间和物质是定量物体存在的三个基本的物理量,狭义相对论所建立的定量体系将这三种量归之到参照系上,这一点在物理上也未尝不可,因为它们是与物体的力学属性无关的量。我们完全可以在这种与物体的力学属性无关的描述系统上来建立对物体存在的描述,并且建立一种统一不同存在状态的描述模式,虽然物体的力学属性因此而发生改变,但却可以看作一种特殊的定义体系而存在,在和牛顿力学的以物体本身的属性作为描述体系并列的体系。当然,很多人喜欢那牛顿力学和相对论相比,并且将牛顿力学看作是相对论在对物体低速状态的一种近似,这样的看法我是反对的。因为这是两种决然不同的对物理世界的描述体系。我们不能从一种描述体系中去以这种描述体系的标准去评价另一种描述体系。如果两种描述体系在处理物理关系上都没有错误,那么两种描述体系描述的物体运动变化的数值可能不同,但它们所描述的物理对象的运动变化应该是相同的。如同化学上的H2O和人们日常生活中的水是相同的物质一样,在深化到两种描述不同的本身,它们所代表的都是相同的物质,但化学上的精确性和人们日常生活中的水的笼统性是不能相提并论的。如果我们开发日常生活中的语言,比如采用水是由两个氢原子和一个样原子组成的。那么讲过这种改今后的描述,我想,化学上的H2O和水是由两个氢原子和一个样原子组成的并没有区别。相对论和牛顿力学也是同样的道理。

 

但是广义相对论打破了我们对物质存在描述的基本模式。这种打破反映在将物体存在的力学属性化归到物体存在的基本的物理量的属性上。甚至扩延到整个的定义体系的属性上,这就违反了我们采用定义体系的方法来描述物体存在的本意。我们所建立的时间、空间和质量已经不再成为基本的物理量,甚至可以说使我们失去了衡量物体存在状态的标准和原则。这些都得自于相对论及其扩展性的推论。

 

我们先来看一下相对论的两个推论:

 

第一、光线在引力场中的弯曲

 

普遍认为,光线在惯性参照系中运动是沿直线运动,但是当光线穿过引力场的时候,光线会发生偏转。

 

这样一种现象,在牛顿力学和相对论之间存在着分歧。这种分歧就是在牛顿力学种,光线是由于引力场的引力造成的。但在相对论中,除了引力场造成的之外,还存在另一种原因,这种原因就是相对论预言的空间弯曲造成的。

 

这里需要说明一下,牛顿先生的时代还没有将探索的领域深入到研究光的微观作用时代,因此采用纯粹的牛顿力学去解释这个问题,我想即便牛顿先生在世,他也不会同意这样做。

 

但是,在20世纪初,英国皇家学会和皇家天文学会对相对论的这个推论进行了审查,并装备派出两个远征观察队——一个到巴西的索布拉尔,另一个到西非的比林西卑岛,并派出了英国几个最著名的天文学家,拍摄了1919529日的日食照片,预料到在日食期间拍摄的恒星照片于其它用作比较的照片之间的相对差异只有一毫米的百分之几。《狭义于广义相对论浅说》 爱因斯坦 上海科学技术出版社 。通常认为,这证实了广义相对论的结论。

 

我对这个观测结果仍然致以怀疑的态度。这主要取决于如下几个方面:一、我们对引力和光子的作用是未知的,它们之间的作用是否遵守普通物质在引力场中所受到的加速度一样,这一点是值得怀疑的。实际上,即便到现在,关于引力和光子的作用,除了我们从试验中得出的结论之外,对它们的了解可以说是一无所知的。如果我们采用引力子发射理论去解释引力对物质的作用,那么光子和引力子之间的作用是不能自圆其说的。至少我们可以肯定,这种作用我们是未知的。 二、我们知道,电磁场会对光子产生作用,并且会改变光子的运动方向。在太阳周围存在电磁场,这是不用怀疑的,此外太阳的黑子活动也会存在电磁暴。三、太阳外层的物质的存在,也提供一种和光子进行作用的可能。我们知道,太阳最外层的物质非常稀薄,不能排除它们的散射、折射等等一些作用。太阳和光子作用的环境未曾确定,也未曾在一些相关的话题中看到过此实验排除此方面物质作用的说法,因此这个试验结果是值得怀疑的。

 

我个人认为,空间只是定量物质存在的属性所设定的某种标准,将物质运动变化过程中的异常现象归之到这种定量标准上还不如归到物质间相互作用的属性上更为合理。同时我们可以根据如上的一个试验得到相对论的一个结论,物质的作用会改变我们所采用的定量标准。下面,我们将继续来探讨这个问题。

 

第二、由引力引起的谱线红移

 

请参见爱因斯坦先生在研究引力场所形成的时间变化说明。

 

这里先首先说明一下,关于光谱线的红移在物理规律的解释上,传统的关于光谱线的红移需要重新考虑,因为已经有足够的事实说明,采用传统的波长和频率的描述模式存在问题。关于这个问题,请参见空间与物质栏目中的空间的介质问题之三——光的本性与麦克尔逊—莫雷实验(上)(光的波动性),它证明了传统的光采用波长和频率的解释模式不能成立。

 

下面我们来进入正题:

 

爱因斯坦先生采用离心力引起的时间定义模式改变的方法,和引力引起的时间定量模式进行相类比,来判断引力可以形成钟表走时的变化。这依赖于广义相对论的一个公设——引力质量等效与惯性质量。或者进一步的外推,引力的引起的物体的行为等效与惯性引起的物体的行为。并表现在我们对物体描述的定义体系上。这里仅说明定义体系理论上的问题。

 

引力的红移已经是不可否认的事实,但这并不能证明引力所引起的红移一定是由相对论理论所预言的这种时间和空间效应引起。我们知道,引力可以对物质提供引力的作用,并且还可能包括对空间传递的运动模式进行影响,比如光子。我并不认为,引力所引起的红移会支持相对论的时间和空间定义体系。实际上,光的属性已经不能被证明具有传统物理理论的波动性<空间的介质问题之三——光的本性与麦克尔逊—莫雷实验(上)>,那么这将使试验中所观测到的引力红移对于相对论而言没有任何的意义。

 

我们可以看到,通常看来的广义相对论的这两个支持性的试验都暴露出这样的问题,试验中证实的引力所引起的时间和空间定义体系所发生的改变都来自于物质间的作用属性,如果我们确认物质间的作用可以改变我们所采用的定量体系,那么,实际上我们已经失去了采用定义体系对物质世界进行描述的可能。因为我们所采用的定义体系在随着物质间的作用属性的不同而发生定义体系的改变,这将使我们失去定义体系,失去我们描述物质世界的标准,同样,也失去我们描述物质世界的原则。在物质世界中,物质世界是主体,我们只是如何去认识它们,为了对物质世界进行描述,我们采用了一种虚拟的定义体系标准去对物质世界的存在进行描述,如果物质的存在属性会改变我们所采用的这种虚拟定义体系的话,那么,物质世界对于我们而言将会是无限的复杂。这种对物质世界的虚拟的定义体系就是由时间、空间和物质三种基本的量组成的定义体系。我们所采用的定义体系对于物质世界而言是虚拟的,但在我们人类的理解中,这三种量却等效于物质世界的本身。

 

时间和空间仅是定量物质的状态和属性的虚拟的量,它表明物质的存在状态和属性。它是一种标准的模量,而变化的则是物质。我们从时间的间隔和空间的位置来确定物质的运动变化,这样的一种物理定义体系是严格的,是无须怀疑的。实际上,这样的定义体系可以满足我们对所有的物质运动变化进行描述。但在实际应用过程中,我们总是采用物质运动变化、物质间作用的模式去定量物质世界的存在,那么我们所采用的定量工具必然也会受到我们所测量物质的影响,消除这种影响。我们是采用力学的模式去消除,确认我们的物质世界的运动变化依赖于力学的属性。还是采用相对论这种协变的方式去消除,将测量工具和被测量物质间的影响划归到我们所采用的定量体系的问题。我想这是两种不同的探索物理的途径。但很显然,前者更接近于物理的本身。

 

作为我个人而言,我反对相对论这种定义体系。相对论这种定义体系,不能叫做一个物理定义体系。因为它所研究的不是物质运动变化的原理,而是研究的如何采用物质运动变化去确定时间和空间的协变形式。虽然其中也涉及到物质的运动变化,但这种物质运动变化却不是以物质的存在作为目标,而是我们采用什么描述模式作为目标。这是一种物理学上的弯路。我想如果将相对论作为一种数学更为合理。

 

虽然相对论的描述是优美的。

 

200156

 

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