认真倾听一位资深物理学家的声音—读李惕碚院士“2020年学术报告大纲”有感

黄志洵

（中国传媒大学信息工程学院，北京100024）

一

中国的资深物理学家李惕碚院士于2020年11月12日在湘潭大学作学术报告，题为《爱因斯坦弯曲时空陷阱与周培源、彭桓武时空观》。我曾向李院士索要文字稿，但没有；故他发给我报告的PPT文件，我称之为“李惕碚2020年学术报告大纲”。当然，自己未聆听报告，就不能深入领会其科学思想；但我仍然为报告的深思熟虑、勇敢坚定所震撼。文件中还引述了近年来国内外的一些研究论文，其中包括我们“三国四人”合写的文章[梅晓春、黄志洵、P. Ulianov、俞平：“LIGO实验采用Michelson干涉仪不可能探测到引力波”。中国传媒大学学报（自然科学版），2016, Vol.23, No.5, 1~8; 英文稿刊登在Jour. Mod. Phys., 2016, No.7, 1749~1761]。李先生是中国科学院院士，清华大学物理系教授及天体物理中心主任，中科院高能物理所研究员；这样一位重量级的高龄科学家郑重地发表意见，当然会引起大家的重视和兴趣。

如所周知，Einstein的相对论体系分为狭义相对论（SR）和广义相对论（GR），百多年来被视为物质世界的时空理论和在时空中物质运动的普遍理论。许多书籍说，GR比SR更深刻地揭示了时间、空间、运动物质三者的关系，是人类认识的深化和飞跃。因此，Einstein的伟大和相对论的绝对正确，似乎已被普世公认；他的理论被所有大学列入教材。可以说，对Einstein的个人崇拜达到了惊人的程度。

但是，无论在国内或国外，不管过去或现在，仍然不断有人站出来批评（甚至反对）相对论；这是为什么呢？我认为这是因为无论SR、GR都有内在的逻辑矛盾，甚至可能有致命的错误。李院士的报告，再次印证了我的这个看法。

二

SR是一个古怪的理论，而GR就更加古怪。GR认为时空（space-time）不仅与物质运动有关，时空的性质完全由运动物质（它产生引力场）所决定。GR说，我们并非生活在平直的Euclid空间，而是生活在弯曲的Riemann（黎曼）空间之中。时空弯曲．．．．是．GR．．的精髓．．．，许多人对此有怀疑却不敢说出来。李院士正是以此为中心进行分析和批驳的，可以说他获得了突破。……他首先回顾老一代中国物理学家的观点，例如周培源先生在1982年的论文中说：“黎曼弯曲时空不过是描写引力现象的数学语言”，意指这不是真正的时空弯曲。而彭桓武先生在1998年的书中说：“周培源认为运动学的背景时空仍为狭义相对论的（Minkowski）时空；”认为周的理论是与Einstein不同的理论。

2014年杨新铁教授注意到加拿大天文物理学者刘戈登的文章说：“我很欣慰能告慰中国著名物理学家、前北京大学校长周培源博士的在天之灵。他的直觉是：可以把Einstein的引力场方程放到平直时空中求解，并赋予坐标以物理意义。在他生命的最后二十年和中国物理学界乃至世界物理学界进行了长期论战。可惜他没能找到他的直觉的理论根据，所以他的观点被物理学界所排斥。我找到了周博士直觉的理论基础。我的论文表明，周博士的直觉是正确的！我曾于1992年去北京求见周博士，可惜他当时病危住院抢救，未能如愿，十分可惜！”

中国的主流物理界过去一直漠视周培源先生的意见。2020年李惕碚院士却敏锐地以此为突破口进行论述。他指出Einstein错误地把对引力现象的数学描写当成实际变化。他说，

既然物理规律不因时间、地点而变，时空应是均匀平直（不可扭曲）的。而且，在平直时空中水星轨道才有进动。实际上，每个行星都有自己的弯曲空间，也就是说弯曲的位形空间不等于弯曲时空。

李惕碚指出，质量按线性规律产生引力势，而GR却用Riemann几何来表述引力规律，从而使Einstein落入由非线性张量分析织成的陷阱中．．．．．．．．．．．．．．．．。Einstein并不了解运动质量的引力规律，算不出引力场．．．．．．，便把引力场表观复杂性转给时空背景，把物理困难甩给了数学家。李先生认为，宇宙非常均匀平坦．．．．．．．．，是存在绝对时间的惯性系，即Galileo空间。但GR却用弯曲时空陷阱处理宇宙学，并赋予一个反理性的大爆炸起源．．．．．．．．．。至于引力波，弯曲时空不能产生引力波，自然也就探测不到它。就是在这里李先生引用了我们的2016年论文，以及其他文献。……关于黑洞，李惕碚否定黑洞是时空奇点．．．．．．．．．，说黑洞并不黑，有大量喷射物质。

在报告的最后部分，李先生又回到“时空是否弯曲”这个主题。他认为Einstein的问题在于把描写引力场弯曲细节的GR方程当作是引力规律的表达，造成用引力现象．．．．．的几何描述．．．．．代替对引力规律的探寻．．．．．．．．．．。把物理流形的弯曲归结为时空弯曲，把缺少运动质量引力规律的场方程冒称．．为GR引力方程。广义相对论就是这样创立的。后来，Penrose等证明GR必然导致黑洞奇点和大爆炸奇点的存在；然而这既是非物理的又是反理性的。

李惕碚说，GR理论中因果关系颠倒，逻辑自洽性缺乏，实际上是坚持引力特殊的“引力霸权”。这样的东西竟在百多年里奉为西方科学的最高成就十分令人惊奇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。他又说，虽然自己批评了GR，但却维护经典力学和SR。如联合东、西方的智慧，在今后百年里物理学和宇宙学可能给出更好的回答。……

以上便是李院士报告的主要内容。应当说，我赞成其中的大部分，但对一些问题保留不同意见（例如他对SR的肯定，对暗能量、暗物质研究的认可）。但这个报告主要矛头是针对GR的核心（时空弯曲）的，他的分析深刻有力，极富启发性。那么西方的和中国的主流物理界怎样看待这个像是宣言书一般的报告？我们拭目以待。

至于我和李院士的分歧，我与马青平教授讨论后得出如下看法——大多数物理学家心目中的SR其实是．．．隐含优越参考系的Lorentz理论，该理论也可兼容李院士认可的绝对时间。另外，我们对暗能量的存在表示怀疑，因为它来自“宇宙加速膨胀”概念，后者来自光谱红移。但宇宙尺度上红移可能主要不是速度红移，因此说暗能量存在并不可靠。……尽管有分歧，我们一致推崇李院士“刨根问底”的精神，他敢于批评GR是令人佩服的。

2021年4月8日

[附注]

① 作者简介：黄志洵，中国传媒大学教授、博士生导师；中国科学院电子学研究所客座研究员。

② 此文为修改稿。