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时间就是光阴,空间就是地盘

已有 3091 次阅读 2014-8-29 00:31 |系统分类:科研笔记

     空间就是一个物体占据的区域以及可能运动的势力范围,相当于我们所说的地盘;

     时间就是一个物体在开始的一瞬间向周围真空辐射光所走的距离——光程,相当于我们所说的光阴。

     因为有质量物体的运动速度不能超越光速,物体所走的光程一定大于它的活动范围,因此时间一定击败空间,主宰任何物体的成住败空,即主宰任何事物的命运,除了在瞬息中永恒自在,又在瞬息中无尽毁灭的光。

     时间与空间本质上是异质的。希腊神话声称:混沌初开,笼罩大地的夜太空就成了空间,而飞逝镰刀的过去-未来两面神光阴就成了时间;而后才有天空,大地与海洋的分离,宙斯作为自然规律按照命运女神的波动节奏支配万物的千变万化。而在中国神话中,宇宙太初之神混沌大帝,正是被代表时间的倏忽瞬间打开了空间的七窍,出现了对称破缺,才有天地开辟,万物滋生。

     空间与时间,无论在狭义相对论还是广义相对论中,都是通过光信号对时而发生关联的,这是与牛顿力学以及前人的世界观本质不同之处。

     在酝酿广义相对论的前夕,爱因斯坦巧妙地把马赫用来论证惯性起源于遥远天体对物体的引力失衡的超距作用的理想实验,改造成为转动圆盘实验,用来论证转动圆盘的圆周率发生变化,非惯性系与引力场应当采用非欧几何。

     爱因斯坦的思路本质上是对的,而在细节上却陷入误区:

     1.在数学方法上由于借鉴闵科夫斯基的4维时空,在推广到弯曲时空的时候,有可能出现空间坐标符号与时间坐标符号的变化,引发空间与时间的转化与混淆,把空间与时间的异质性抹煞了。其实,空间作为地盘,时间作为光阴,都是在物体运动变化中成型的抽象关系与结构,不是数学上预先给定的模型。

    2. 转动圆盘实验认为,半径垂直于运动方向是长度不变的,把原点到周长直接当作短程线,这不符合短程线的光路径定义。

      让我们设想一个类似转动圆盘的转动光球实验。

      在远离宇宙天体的平直真空中,我们在地球仪的球心设置一个点光源,在地球仪不动时,光以直线均匀各向同性地达到球面上每一点,半径就是光路径,周长不变,圆周率就是 $\pi$ 。

      如果地球仪绕球心沿着某个平面转动,外部观察者认为,半径仍然是光路径不变,周长在外部观察者看来缩小,圆周率应该变小;而在内部随动观察者看来,周长由于量尺变短而增大,但内部观察者看到的光的路径不再是直线,而是随着地球仪半径增大慢慢卷曲为螺旋的旋轮线,于是圆周率一般如同爱因斯坦转动圆盘实验所设想的那样变大,但由于半径大了,圆周率的变大系数较小,甚至可以推测存在圆周率变小的可能。

       如果地球仪不动,球心的光源沿着某个平面转动,那么内部与外部观察者都认为,周长不变;内外部观察者都注意到光沿着某个类似旋轮线传播变大了,圆周率变小。

      这个思想实验关系到托勒密地心说与哥白尼日心说在广义相对论中究竟是否等价的问题。

      这里要指出,爱因斯坦在转动圆盘实验中考虑的是数学坐标系的转动,而不是按照短程线的操作定义(光路径)设想物理参照系的转动。

      转动光球实验也暗示非惯性系一般要引入非欧几何,但它的度规与爱因斯坦设想的不太一致。把地球仪转动与球心光源转动区分开来,就是针对马赫水桶实验对爱因斯坦的误导的。

     希望转动光球的思想实验,能够引申出相对论与非欧几何的新描述,成为重新构造广义相对论的一个出发点。广义相对论的实验依据就是伽利略的自由落体实验,而爱因斯坦对马赫水桶实验的转动圆盘改造,是一个脱离时间空间操作定义的纯数学模型,不应该成为理解与建构广义相对论的逻辑起点。

   



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