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[娱乐，？？？] 从前（2）：“级数相对论”的接近清晰的物理图像

已有 1968 次阅读 2024-3-26 22:29 |个人分类:科学 - 艺术 - 社会|系统分类:科研笔记

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[娱乐，？？？] 从前（2）：“级数相对论”的接近清晰的物理图像

核心：

不同参照系间“同时性”差别，不仅可以由爱因斯坦狭义相对论里的速度引起；

还可以由“空间位置”的不同引起；以及加速度等引起。

级数相对论：“空间位置”、“速度”、“加速度”等引起的“同时性”差别引起的一系列的相对论。

傻中学时期学习相对论的思考。那时，一切都力图模仿偶像爱因斯坦。

仿照一个主流权威的编辑部：“请读者将下列文字材料当作随意漫谈，而不应将其当作公开报道的事实加以引用”。请您自行核对出处。

一、幸亏不需要我去“发展相对论”

我近20多年的一个主要思考，是“修改麦克斯韦经典电磁理论”。早期以理论性修改为主。没过几年，发现“在理论上发展理论”几乎是死胡同。在本科生《电工学》备课，以及想起爱因斯坦等数位大科学家们“实验更重要”的观点，最终锁定在“用现代高精度高稳定性的实体物理实验”作为修改经典电磁理论的首要手段。并且，进一步以宏观的统一场为目标。这方面的工作量，预计20（电磁）+30（引力）个以上的诺贝尔奖。

所以，一提到“发展相对论”，我就浑身发软，头晕目眩。我最怕的就是别人听我看他们“发展相对论”的各种新理论。

为了发展超级计算机，思考相关问题。2018年以来的兴趣之一。因为我1995年预言的“半电路、半电磁场”集成电路被美国学者用“串音”做出了芯片硬件，请看 2018 IEEE 的《4 strange new ways to compute》。

所以，我一直没有时间吃饭，没有时间睡觉。

二、为什么又要“级数相对论”？

其实，这是中学时期我的思考。

he had known of the existence of a non-Euclidean geometry since he was 15 years of age (this seems unlikely).

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Gauss/

高斯声称从15岁起就知道非欧几里得几何的存在（这似乎不太可能）。

我在中学就开始思考相对论、提出引力磁等，可都是真的。

在中学拜读爱因斯坦著作《相对论》时，本着“无知无畏”精神，发现爱因斯坦的相对论可以进一步推广。我当时提出了“级数相对论”构想！

具体些，在观看“狭义相对论”时，发现“同时性”的差别，不仅可以由存在“匀速运动”差别的不同观察者引起（就是爱因斯坦的狭义相对论），还可以由“空间位置的不同的不同观察者引起”。紧接着，爱因斯坦的广义相对论又引起诸多效应，诸如“引力场同参照系的相当的加速度在物理上完全等价”。还有抓住居里夫人手的“升降机”思想实验。……

图1 不同参照系里的“同时性”与空间位置有关，

可以由速度（狭义相对论）、加速度等引起

因为不懂，所以提出如下的猜想：

空间位置的变化，可以引起多种相对论。

（1）单纯的观察者位置不同，也会引起“同时性”差别。即“位置相对论”。

（2）爱因斯坦的狭义相对论，是匀速运动情况下的相对论。

（3）恒定加速度运动的参照系，还有“加速度相对论”，这似乎是广义相对论的特殊情况。

（4）类似地，加速度的变化，还有各自的相对论。

……

这么多相对论，接下来怎么办？我可真不知道该怎么进行级数求和。

中学时猜想：假如我能考上大学，应该可以完成这些思考。

所以，大学报考志愿时，我选择的是“自动化、邮电”之类的专业。

决不能学物理！哥白尼、布鲁诺、伽利略，就是反面教员。

决不能学数学！因为“我的智商实在不够”，怕毕不了业。

“自动化、邮电”，半脑力、半体力，应该比较合适。在不用担心“失业、下岗、待业”的条件下发展相对论，比青年爱因斯坦日子好多了。做不出来，完全不要紧。反正与工作无关。

一切以青年爱因斯坦为榜样。

三、级数相对论：今天的物理图像解释

正如1953年春天，费米（Enrico Fermi）说[3]：

“There are two ways of doing calculations in theoretical physics”, he said. “One way, and this is the way I prefer, is to have a clear physical picture of the process that you are calculating. The other way is to have a precise and self-consistent mathematical formalism.”

“在理论物理学中有两种进行计算的方法”，他说。“一种方式，这是我更喜欢的方式，是对你正在计算的过程有一个清晰的物理图像。另一种方法是拥有精确且自洽的数学形式。”

通俗地说：

既然位置、速度、加速度、……，分别对应各自的“相对论”，所以，极有可能它们构成一个“收敛的级数”。这个“收敛的级数”就是“级数相对论”。

“级数相对论”里，只保留速度，就是爱因斯坦的狭义相对论；只保留加速度，就是一个类似爱因斯坦“广义相对论”的理论。

当今天的天文学面临“暗能量”、“暗物质”等新问题时，“级数相对论”思路或许就是一条可行的思路。

正如某主流权威的编辑部“请读者将下列文字材料当作随意漫谈，而不应将其当作公开报道的事实加以引用”的“还有一条路就相当于一场革命，要把现在很多物理概念拓展到新的尺度完全是不同的规律，类似于原来量子革命的那么一种路。天体物理，应该讲是 21 世纪最有挑战的，而且最会引起物理学根本性革命的东西。第一要观测，第二不要拘泥于用现有理论去解释这些观测。”请您自行核对其主流权威的出处。

如果有人问：

你创造了《狭义相对论》不能解决的新理论？

你创造了《广义相对论》不能解决的新理论？

可能是的！

因为《狭义相对论》就是“级数相对论”里的第 2 项。

因为《广义相对论》大体上相当于“级数相对论”里的第 3 项。

四、级数相对论：不会推导公式，也从来没有推导过公式

精确且自洽的数学形式，推导可能如下：

（1）接受“级数相对性原理”：在任何参照系，物理规律的实质都是一样的。类似但不限于爱因斯坦广义相对论的理论前提。

例如：可以允许多个观察者，因果性独立于观察者，……

（2）接受“在空中光速不变原理”。

即使光线可以弯曲，仍然以光线定义时空。类似爱因斯坦的狭义相对论。

在推导级数洛伦兹变换时，

将狭义相对论里的固定速度 v，更换为级数相对论 11_小.jpg ，

接下来，

级数相对论 22_小.jpg

级数相对论 33_小.jpg

不会推导公式，也从来没有推导过公式。

顶多那时推导过“位置相对论”，现在记不清楚了。

后面的加速度相对论，应该没有推导过公式。据说爱因斯坦的广义相对论推导了 10年！还有格里兹曼、贝索的鼎力相助！！

因为，后来也没有太关心个这些事情。

因为，考上大学后，真的开眼界。

五、当代宇宙学，需要覆盖原有相对论的新的宏观物理理论

这可不是我说的。至少有物理学院士级别的科学家说的。

由于我并不真懂《相对论》，也不必“发展相对论”，所以我不承担什么责任。

只是想说：

新的宏观物理学理论，一定要兼顾“统一场”的长远要求；一定要和牛顿力学、麦克斯韦经典电磁理论、相对论、量子力学等有某种内在的联系。原有的这些理论，应该以某种方式“融化”在新的理论里。

更关键的是，特别要关注新的物理现象和经典实验结果的解释。一定要预言新的物理现象！那些可能通过实体的物理实验检验是物理现象。

如果傻还活下去，没有什么意外，

还是用实体的物理实验来“修改麦克斯韦经典电磁理论”；估计将来会成功、会胜利。保底的结果：促进了未来电磁学发展的“放心工程”。

还是尝试“超越图灵计算”，估计将来以失败而告终。傻可以没有牛顿那智商啊！！

六、一想到计算导体间的电磁相互作用，

可能用到概率性质的积分

我又开始浑身发软，头晕目眩了。

说明：

（1）中学拜读爱因斯坦著作《相对论》，真的。

其实先看盖莫夫的《物理世界奇遇记》、秦关根老师的《爱因斯坦》。为了追星，真的看了爱因斯坦的著作《相对论》。不过，忘了是哪本。因为爱因斯坦有好几本书《相对论》的书。

（2）观看“狭义相对论”：就是观看！

您想，一个中学生，怎么可能真的看懂相对论呢！就是像看电影一样的“观看”。

（3）多信使“相对论”

就是采用别的物理信号，来代替爱因斯坦的“光”来联系不同的参照系。

例如，假如“引力波在真空中的速度不变”，就可以有“引力波相对论”。

这是对朗道（Ландау Лев Давидович, Lev Davidovich Landau, 1908-01-22 ~ 1968-04-01）相对论以及华罗庚“球几何学”的一种具体的物理学解释。

朗道对爱因斯坦相对论的修改，请看：

刘全慧，2022-02-25，朗道对狭义相对论到底动了什么“手脚”？精选

https://blog.sciencenet.cn/blog-3377-1326910.html

参考资料：

[1] 科普中国，2024-03-19，暗物质vs.修改引力理论，终极对决已经打响？

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=485451

[2] 2022-01-20，修改的引力理论/modified gravitationed theory；alternative gravitationed theory/蔡一夫，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=179829&Type=bkzyb&SubID=87497

[3] 2022-01-20，其他相对论性引力理论/other relativistic gravitational theories/刘玉孝，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59564&Type=bkzyb&SubID=62061

[4] 2022-12-23，洛伦兹对称性破缺/Lorentz symmetry and its violation/肖智，马伯强，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=144606&Type=bkzyb&SubID=105134

[5] 2022-12-23，洛伦兹对称性/Lorentz symmetry/肖智，马伯强，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=238089&Type=bkzyb&SubID=150590

[6] 2022-01-20，坐标时和固有时/coordinate time and proper time/张元仲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59593&Type=bkzyb

由同一只标准时钟记录的时间（间隔）称为固有时（间隔）；放在不同地点的两只标准时钟记录的时间之间的差值称为坐标时（间隔）。

物理时间（指实际直接测量的时间）对应于固有时，而坐标时与同时性定义相关。

[7] 2022-01-20，惯性参考系/inertial reference frame/张元仲，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=59583&Type=bkzyb&SubID=62037

惯性定律（即不受力的质点相对静止或相对匀速直线运动）在其中成立的那一类参考系。

[8] 2022-04-21，爱因斯坦，A. /Einstein, Albert/范宝新，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=123649&Type=bkzyb&SubID=61860

狭义相对论建立后，爱因斯坦把相对性原理的适用范围推广到非惯性系。他从伽利略发现的引力场中一切物体都具有同一加速度这一事实找到了突破口，于1907年提出了等效原理：“引力场同参照系的相当的加速度在物理上完全等价。”并且由此推论：在引力场中，钟要走得快，光波波长要变化，光线要弯曲。爱因斯坦认为等效原理的发现是他一生中最愉快的思索。1912年初，他意识到在引力场中欧几里得几何并不严格有效。同时他还发现：洛伦兹变换不是普适的，需要寻求更普遍的变换关系；为了保证能量-动量守恒，引力场方程必须是非线性的；等效原理只对无限小区域有效。

[9] 2022-12-23，爱因斯坦，A. /Albert Einstein/张家铝，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=520858&Type=bkzyb&SubID=217671

[10] 2023-12-21，相互作用/interaction/崔晓华，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=407537&Type=bkzyb&SubID=202976

[11] 2023-01-18，相互作用的统一理论/unified theory of interaction/刘金岩，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=407070&Type=bkzyb&SubID=137863

[12] 2022-01-20，量子退相干/quantum decoherence/孙昌璞，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=215485&Type=bkzyb

[13] 2022-01-20，多信使天文学/multi-messenger astronomy/王晓峰，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=63454&Type=bkzyb&SubID=87340

天文学中的信息渠道（即信使）包括电磁辐射、中微子、宇宙线和引力波。

[14] 2023-06-08，天文学/astronomy/王绶琯，李向东，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=577229&Type=bkzyb&SubID=87272

21世纪初，引力波探测打开了一扇新的观测窗口，天文学正式迈入了多信使观测的时代。

[15] 2023-07-27，天体物理学/astrophysics/程茂兰，胡景耀，中国大百科全书，第三版网络版[DB/OL]

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=63449&Type=bkzyb&SubID=87340

进入21世纪，随着中微子、宇宙线和引力波的探测，天文学进入了多信使观测时代。

[16] Freeman Dyson. A meeting with Enrico Fermi [J]. Nature, 2004, 427(6972): 297-297.

doi: 10.1038/427297a

https://www.nature.com/articles/427297a

[17] 武向平院士. 天文学中的暗物质和暗能量问题之由来和困惑[J]. 物理，2015, 44(06): 411-417.

doi: 10.7693/wl20150610

https://wuli.iphy.ac.cn/cn/article/doi/10.7693/wl20150610

找到了主宰宇宙命运的暗物质粒子和确定了暗能量性质，无疑是这个世纪物理学最重大的发现，而建立新的物理学以代替广义相对论，从而驱散笼罩在物理学天空的暗物质和暗能量这两朵“乌云”，同样也会引起物理学的又一次革命。我们已经走到了物理学发展史上一个新的转折点，一场新的变革和革命即将在物理学发生。我们期待，我们也为之而奋斗。

[18] 孙昌璞院士. 当代理论物理发展趋势之我见 —杨振宁学术思想启发的若干思考[J]. 物理学报, 2022, 71(1): 010101.

doi: 10.7498/aps.71.20212307 shu

https://wulixb.iphy.ac.cn/article/doi/10.7498/aps.71.20212307

高能物理实验越来越复杂、费用越来越高, 发展需要的钱越来越多, 而理论和实验之间“越来越充满隔膜, 而且距离物理的现象越来越远”, 而“物理现象说到底是物理学的源泉”. 因此,虽然“过去的二十年, 无论是实验物理或者是理论物理都取得了令人兴奋的进展”, 但他“感到今日物理学所遇到的困难有增无减”, 担心“爱因斯坦和我们曾经的大统一的梦想在21 世纪可能无法实现”.

[19] 秦关根. 爱因斯坦[M]. 北京: 中国青年出版社, 1979-09.

https://baike.baidu.com/item/%E7%88%B1%E5%9B%A0%E6%96%AF%E5%9D%A6/62834055?fr=ge_ala

[20] (美)盖莫夫(G.Gamow)著. 吴伯泽译. 物理世界奇遇记[M]. 北京: 科学出版社, 1978-04.

https://book.douban.com/subject/1441919/

[21] Freeman Dyson. A meeting with Enrico Fermi [J]. Nature, 2004, 427(6972): 297-297.

DOI: https://doi.org/10.1038/427297a

https://www.nature.com/articles/427297a

[22] 杨正瓴. 一种新型集成电路概念——串音计算. 北京: [N]中国科学报, 2019-08-15, 第7版信息技术.

http://paper.sciencenet.cn/dz/dzzz_1.aspx?dzsbqkid=33013

http://paper.sciencenet.cn/dz/upload/2019/8/201981505629684.pdf

https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/8/348727.shtm

[23] 中国科学院科学智慧火花，杨正瓴，2019-04-06，“半电路、半电磁场”的集成电路设计构想