引力波有关错误的彻底纠正

中国科学院 力学研究所 吴中祥

                            提        要

ＬＩＧＯ宣称2次分别测到13和14亿年前各2个黑洞合并产生的引力波，并被认为是爱因斯坦引力场方程所导出的重要结论。本文按可变系时空多线矢物理学，具体分析，纠正现在流行观点对“波”的各有关错误观念，具体判定：引力不可能形成、产生任何的“波”，ＬＩＧＯ宣称的，根本不是引力波，而且，也不可能是13和14亿年前黑洞合并而必然产生的大量频率，并经红移变化后的光波。

关键词：相对论，爱因斯坦引力场方程，各种波的特性，各种力矢量的不同作用，可变系时空多线矢物理学

1．所谓测到爱因斯坦预言的“引力波”

美国加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台（ＬＩＧＯ）”的研究人员，２次宣称他们利用ＬＩＧＯ探测器分别探测到来自于13和14亿年前，两个黑洞合并而产生的“引力波”信号。

被国内、外广泛认为是证实了爱因斯坦存在“引力波”的重要预言。

实际上，爱因斯坦发现非惯性(有相互作用力)牵引运动系有时空弯曲特性，欧基里得平直时空的闵可夫斯基矢量已不适用于时空各点，就不得不放弃使用欧基里得平直时空的矢量而采用曲线坐标直接表达时空各点的位置，并找到数学中已发展了的黎曼空间微分几何、张量运算作为工具，利用黎曼时空“度规张量”的各“元”作为参量，类比由库伦(Coulomb)静电定律转变到马克斯威尔(Maxwell)方程组的变换规律，建立起相应的“引力场方程”之初，也确曾由此提此过“存在引力波”的预言。

但是，不久，于1936年6月1日，爱因斯坦就与内森·罗森（NathanRosen）投稿给美国物理学会主办的《物理评论》期刊的，题为“Do Gravitational Waves Exist?（引力波存在吗？）”的学术论文，更正，指出：

“…，引力波并不存在，尽管在初级近似下它们的存在曾被认为是确定无疑的。这表明非线性的广义相对论波动场方程可以告诉我们更多东西，或者更确切地说，对我们的限制远多于我们迄今为止所相信的。”。

时任《物理评论》期刊主编的约翰·泰特（John T. Tate）将这篇重要的学术论文，交由普林斯顿大学副教授霍华德·罗伯逊（HowardP. Robertson）匿名审稿提出批评意见，请予修改，而爱因斯坦则愤怒地用德文写道：

“亲爱的先生，我们（罗森先生和我）投稿给您是为了发表，并没有授权您在论文发表之前让任何专家过目。我认为没必要回复您的匿名专家那些无论如何都是错误的意见。基于这种情况，我宁愿把论文发表在其它地方…”，而把该文投稿给了《富兰克林研究所学报》

然而，收到该文校样后，爱因斯坦发现原稿有错，而对原“场方程”采用圆柱坐标变换，给出了圆柱型引力波的解，并将原稿文题，改为语气上缓和、弱化了些的“关于引力波（On Gravitational Waves）”发表，但仍然保留着原文的观点。

但是，并未能具体分析到原“场方程”是：放弃矢量，类比由库伦(Coulomb)静电定律转变到马克斯威尔(Maxwell)方程组的变换规律，“非线性的广义相对论引力场方程”，而导致未能具体证明：“引力波”就是因为在“非线性的广义相对论引力场方程”中，混进了实际是电磁力的“更多东西”。

因而，在1936年10月普林斯顿高等研究院为爱因斯坦安排的一个学术报告会演讲结束时，无可奈何地总结道：“如果你们问我引力波是否存在，我必须回答：我不知道。但这是一个极为有趣的问题。”，既不能肯定，也并未否定，他“引力波并不存在”的观点。

因此，以致许多科学家，仍然以为引力波的存在是确定无疑的。

2．粒子与波

什么是粒子？

粒子是物体及其运动(能量)特性较稳定地集中于一定相对较小时空范围内的形态。

按相对论的运动质量公式，已知：一切物体，从电子、正电子、各种基本粒子、原子、分子，到地球、太阳，各种行星、恒星、星系…等等，都是静止质量不=0，的粒子。光子和声子，是静止质量=0，的粒子。

只是大量粒子的集体表现与时空相宇的统计，才是“波”。

   已知，各单个的粒子都不可能有波的特性，任何波都不可能形成稳定的粒子，现在流行的所谓“波、粒2象性”观点是错误的。

3．“可变系时空多线矢物理学”的相应创新，已使现有物理理论（相对论，量子力学、量子场论）所存在的，必须，而尚未，解决的，重要问题得到解决，从而，使现有物理理论相应的严重错误和不足，得到纠正和弥补。

   3，1，创建了由于采用4维时空1线矢，必须，而尚未，创建的，适用于必然产生的，各多线矢的矢量表达和矢算。

   3，2，创建了由于非惯性牵引运动，必须，而尚未，创建的，适用于必然产生的，可变系多线矢的矢量表达和矢算。

   3，3，创建了由于通常3维相宇的统计的最可几分布函数不显含时，不能表达几率和波的特性，必须，而尚未，创建的，各时空多线矢相宇的统计。

   从而，使现有物理理论相应的严重错误和不足，得到纠正和弥补。

4．各种力如何形成和产生“波”

6维时空电磁力2线矢能形成带电粒子在其间跃迁的不同能级。大量带电粒子由相应的高能态跃迁到相应的低能态，的集体表现就形成电磁波，并放出光子，大量光子时空相宇的统计，就形成光波。

2种基本粒子在12维时空22,1线矢的强力作用下，形成激发态的新粒子，经一定弛豫时间后，在弱力作用下，成为非激发态的该粒子，并辐射出相应频率的光子，不含时的分量的做功得到的动能=含时的分量减少的结合能(静止质量乘c^2)，达到能量守恒，大量光子在时空相宇统计就表现为光波。

任何“时空多线矢力”，都是相互作用的粒子间距离的函数，当粒子间距离的变化不大，即相应的力不大时，除引力外，包括4维的运动力的，其它各种力，就都有，粒子间相互作用力与粒子间距离成正比的弹性力方程。它们各分量的解，都是其相应的谐振子，相应的粒子就都集体表现出波的特性。

所谓“波”，都只是大量粒子在不同能态跃迁的集体震荡，或时空统计的几率分布，的表现。

但是，引力运动方程，却是d^2 r(3)/dt^2=a=km/r(3)^2，按此矢量方程，由相应的初始和边界条件，v(3)0、r(3)0，积分，就只能解得：其各维运动轨迹为：圆锥曲线(椭圆、双曲线的一支、抛物线)，或其特例(圆、直线)。而不可能同时形成或产生不同的能态。

因此，除引力外，所有的力都可以有前述的各种方式，形成或产生波。

而只有引力，与其它各种力不同，不可能同时形成任何不同的能态，因而，不能形成和产生任何波。

5．ＬＩＧＯ测到的既不是引力波，也不是13或14，亿年前，各两个黑洞合并，必然产生的大量频率的光波

ＬＩＧＯ及其合作者是根据，他们设想的各种可能模式按爱因斯坦的非线性“引力场方程”导出的所谓“引力波”波形（但也都未说明，他们的那些模式，为什么能形成“引力波”），建立波形数据库。

第1次是突然发现仪器探测到，并经滤过其它已知干扰处理后的波形，有0.5毫秒（ms）的一段，很像他们所设想“双黑洞融合模型”计算出来的波形，就宣称：那是13亿年前，两个黑洞合并而产生的引力波信号。

无论他们根据什么模型、模式设计，由爱因斯坦按非惯性牵引运动有时空弯曲特性，放弃矢量，导出的非线性的广义相对论场方程，计算出的所谓“引力波”，

由上述分析，就可见：只能是爱因斯坦在题为“Do Gravitational Waves Exist?（引力波存在吗？）”的学术论文中，就已经非常正确的更正指出的：“尽管在初级近似下它们的存在曾被认为是确定无疑的”，而实际上，却是：“非线性的广义相对论波动场方程”告诉我们的“更多东西”。

两个黑洞主要是在引力作用下互相绕着转动，像地球绕着太阳、月亮绕着地球，转动一样，并不形成或产生什么“波”。

可能因其内部局部的高温、高压状态产生的粒子经黑洞的引力减弱后逃出其视界，有些辐射，而彼此相互吸引、靠拢，产生热能的非弹性激烈碰撞、融合，也根本不可能形成、产生，任何波。

13亿年前的那两个分别为29倍太阳质量与36倍太阳质量的黑洞，碰撞、融合，释放了3个太阳质量的能量成为一个62倍太阳质量的黑洞，这丢失的质量，怎么可能是由于引力所形成或产生的引力波的能量呢？

按照相对论，它只能是：其中的各基本粒子相互作用反应、演变，前后，其静止质量乘c^2的差值，所释放的“光波”。

这就必须考虑到碰撞过程中各种基本粒子演变可能产生的各种光子的所有频率，怎么可能仅在0.5毫秒（ms）的一段波形就能判定它是两个黑洞合并所形成的波形？

特别是，13亿年前传来的各光波频率，都有显著的各自不同的红移变化，而且，现在所使用的判定它们牵引运动红移量的“都普勒公式”，是仅适用于惯性牵引运动，都不能用于非惯性牵引运动的各星系，他们又是如何能解决其变化后的波形？

他们探测到，并经滤过其它已知干扰处理后的波形，怎么就会是：13亿年前，两个黑洞合并而产生的“引力波”的波形？

仅由这几点，就足以判定：

他们的观测结果，既根本不可能是引力波，甚至，也不可能是13亿年前，两个黑洞合并，而必然产生的大量频率，并经红移变化后的光波。

   同样的理由，也足以判定：

他们的观测结果，既根本不可能是引力波，甚至，也不可能是14亿年前，两个黑洞合并，而必然产生的大量频率，并经红移变化后的光波。

6．参考文献：

[1]《时空可变系多线矢世界》吴中祥博士菀出版社 2004年11月

[2]http://www.sciencenet.cn/u/可变系时空多线矢主人/