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我为什么认为不存在GR所谓引力波” 黄志洵

已有 3161 次阅读 2016-2-18 18:32 |个人分类:超光速|系统分类:观点评述|关键词:引力波,相对论,广义相对论,电磁场| 引力波, 相对论, 广义相对论, 电磁场

               黄志洵

20世纪初到现在,科学知识和经验随时间以指数率增长;但在有些领域中,研究工作却停顿不前。寻找引力波(gravitation waves)和引力子(gravitons)的研究就是如此,几年前一些欧美科学家还在抱怨说这是不可能完成的任务。然而在211日,美国科学基金会(NSF)宣布已探测到引力波,这一消息立刻被媒体传送到四面八方。回忆在1887H.Hertz以实验证明Maxwell预言的电磁波存在,而自那时以来的130年中,这一发现给人类生活带来了极大的影响。因此,如果真有引力波,而且被发现了,那当然是一件大事。中国的理论物理学家李淼认为,这个发现仅是人类探测引力波的开端,因为这只是多种可能波源之一,而且处在在银河系外。对他的话我的理解为,引力波是否普遍存在(一如电磁波那样)还是一个待研究的问题。

191511月,A.Einstein一连向普鲁士科学院提交了4篇论文,由此建立了广义相对论(GR),它与他在1905年提出的狹义相对论(SR)有很大不同。GR认为时空(spacetime)是一体化的,而物质分布决定其曲率。正像在电磁学中作为场源的电荷加速运动会辐射电磁波那样,物质的加速运动也将辐射引力波,这种波是变化的时空曲率的传播。19181EinStein发表论文《论引力波》,认为引力波是横波,以光速传播。

最近几年,我曾在一些文章中说没有GR所谓引力波这个东西。为什么会如此?我一贯反对某些科学家诱导政府领导人拨巨款上大项目,尤其反对跟在西方人后头亦步亦趋;主张建设具有中国特色的基础科学。而且,我旁证博引地说明,创新成果的有无和多少并不与金钱投入成正比,这种例子比比皆是。对于寻找暗能量、暗物质、引力波,过去和现在我都不支持。不久前中国发射了暗物质探测卫星,项目首席科学家却说没有人能保证一定能找到暗物质;对于上亿美元的项目,说法如此随便,令人反感。……不仅如此,据说某些以百亿美元计的计划已在进行(做准备工作)。发展基础科学需要政府投入资金,这并不错;但对纳税人的钱该怎么花法?在中国和欧美国家,都是身为科学家的人们要慎重对待的。对中国人来讲,要走自己的路,不能总是用别人的昨天装扮自己的明天

具体到引力波项目,我认为尤其不能甘当西方科学家的小学生。先从基础理论上作分析;物理学的一些基本问题体现在对空间、时间、引力的看法上,由Newton建立的经典力学(CM)作了清楚的阐述。1905Einstein提出的狭义相对论(SR)当中根本没有对引力的思考,而在1908Minkowski从今以后空间、时间都将消失,只有这二者的结合保持为独立的实体”——他指的是space-time概念,译作时空空时。这概念立即体现在1916年问世的广义相对论中,并发展为引力波理论——质量使时空弯曲,当物体加速时它沿着弯曲时空(curved space time )与光速发出涟漪,即引力波;物体质量越大引力波越大。

   然而查遍计量学书籍文献,你也找不到一个独立的称为时空(或空时)的物理量。时间的量纲是s (),空间的量纲是m是米),故时空空时)的量纲是sm³m³s,这既不独立又无自身固有的物理意义。计量学建筑在可测量性的基础上,而sm³(或m³s)不满足这一要求。因而,时空(或空时)要表达什么,是模糊不清的,故在科学上无意义(scientifically meaningless)。计量学文献不作陈述是很自然地,Minkowski的上述说法站不住脚!时空一体化是整个理论体系的基础,而这个地基令人怀疑。

其次,相对论力学的某些陈述让我无法接受。首先,GR不认为引力是力,只运用几何学的语言表示,不弯曲(平直)的时空条件下没有引力,只有弯曲空才有引力存在。但在相对论力学中引力到底是什么?并未做正面回答;在相对论力学中也找不到一个引力计算公式,这叫人怎么能接受?!……我认为space time只是一种分析中采用的概念,而非物理实在。既如此,我当然不会认同GR所谓引力波

再次,说引力波以光速传播,似乎它也是电磁波谱上的一员——再没有比这更荒唐的了!引力理论和电磁理论一直互相独立地、平行地发展;可以借鉴电磁学的成就和方法论,但凭什么把电磁波的速度(光速c)也拉过来安到引力波(假如存在)的头上?!在基本粒子家族中,通常分为3大类——强子、轻子、传播子;而传播子中又包含:传递弱核力的中间Bose子、传递核强力的胶子、传播电磁力的光子(photon)。按GR理论的说法,传递引力(其实GR中并无这种力)的是引力子(graviton)。然而,经过长期寻找也不见引力子的踪影。……这仅是事情的一个方面;如GR所谓引力波(假定存在)的传播速度是光速,那么引力子将以光速飞行,几乎等同于光子——这种论述牵强附会,是可笑的。其实,众多研究者早已指出引力传播速度远大于光速(但不是无限大),这样讲法所指也不是GR所谓引力波。可以判定,引力波和引力子一样,其存在性可疑,至少还需再作讨论;不能依靠媒体宣传强迫所有人接受。

最后,我们注意到美国激光干涉引力波天文台(LIGO发现引力波的方式是收到了一个信号”——两台探测仪(相距3000km)都收到,但时差7.1ms。这不像是真正令人完全相信、十分放心的科学发现方式,因为你无法确认它真的是由引力波造成的。这个信号接收时间是20159142350分,信噪比高;但是它也可能来自别的原因——比如说,两台检测仪中间的微小地震。大家都知道,科学家在搜集事实、读取数据时容易把尚未判明的事件当作自己追寻的东西。至少可以肯定,目前的发现离当年(1887年)Hertz的电磁波实验还有很大差距,有待查明它是事实还是一种迹象。

2016215

(本文作者为中国传媒大学教授、博士生导师)

   邮箱huangzhixun75@163.com



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