Wustar的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/Wustar

博文

相对论对话录4

已有 2574 次阅读 2015-4-17 23:21 |系统分类:科研笔记

1.你什么时候开始考虑勒纳德提出的托勒密体系中天体超光速移动的问题?

答:1995-1996年,当时我尚未读到目前已经出版的《爱因斯坦全集》(第7卷)就想到了,问了一些老师,得不到可信的回答。1999年左右,我对赵峥教授的黑洞物理研究很推崇,似乎有一种要用热力学第0定律与第三定律有效,来修改限制广义相对论的想法。我当时也读到一些用洛仑兹原来的思路理解狭义相对论,但否定广义相对论的学者的挑战观点,但基于广义相对论数学上高度成熟,我相信彻底修改广义相对论不仅是困难的,而且很容易误入歧途。我在2010年左右读到《爱因斯坦全集》(1-7卷),后来又读了8-10卷,特别是第7卷中勒纳德提出的问题。我相信只有求助于广义相对论中同时性的可传递性可能失效,即热力学第0定律也可能失效的前提下,才能批驳勒纳德对爱因斯坦广义相对论的质疑。这个思路如果贯彻到底,那么量子力学的基本出发点——普朗克黑体辐射定律在广义相对论的大尺度弯曲时空中是否有效,就完全可疑了。

 

2.绝对时空观的直觉,为何在很多学者包括物理学家的心目中如此强烈?

答:绝对时间的直觉,来自对存在瞬时相互作用的无意识迷信。坚决主张近距作用的笛卡尔也认为,光应当是瞬时传播的,否则我们在头脑中排列不同空间距离的视觉景象的时间次序就有可能产生混乱。发现了光速有限,更彻底贯彻近距作用原理的惠更斯,在牛顿科学革命的浪潮中是一个小角色,似乎不能与哥白尼,开普勒,伽利略与笛卡尔相提评论。但是,惠更斯与牛顿都是提出物体运动轨迹曲率描述的前驱,是赫兹引人最小曲率原理解释牛顿力学,爱因斯坦引人弯曲时空描述引力的数学先驱。惠更斯的光波动论,近距作用原理以及涉及波动的惠更斯原理,不仅是法拉第-麦克斯韦场论的理论基石,而且也是量子力学,特别是量子场论中费曼路径积分表象的理论基石。笛卡尔与莱布尼兹塑造了前牛顿与后牛顿时代科学革命的哲学基础,而惠更斯是后牛顿时代物理学革命的真正先驱。正是惠更斯发现的光速有限,通过迈克尔逊-莫雷实验的进一步发挥,破除了几千年来绝对时间的无意识直觉。

      绝对空间的直觉,有两个来源,一个是欧几里德几何学的高度有效性,引发了从柏拉图,笛卡尔,牛顿,康德对自然界的先验几何应当是欧几里德几何的迷信;连相对论的先驱庞加莱也认为,我们约定使用欧几里德几何描述物理现象,比使用非欧几何要方便简单。爱因斯坦从狭义相对论到广义相对论的过渡,在数学通过格鲁斯曼与希尔伯特,在哲学上通过马赫与斯宾诺莎背离了庞加莱的立场。

      绝对空间的另一个直觉来源,就是似乎永恒不变的恒星星座与恒星天球的存在。柏拉图与亚里斯多德尽管承认恒星天球围绕地球匀速转动,但他们认为恒星因为是神圣的天体,不仅完美无缺,而且是镶嵌在水晶天球永恒静止的。后来,大家知道恒星也有寿命,处在不断演化之中;恒星在天球上也有本动。不过,如果亚里斯多德或者牛顿是正确的,恒星运动的速度可以任意大,那么无论多么遥远的恒星,看起来丝毫不动是不可能的。但是,如果相对论是正确的,那么由于恒星的运动速度不可能超越光速,足够遥远的恒星在天球上移动产生的视差一定会越来越小,最后就能形成一个似乎静止不动的恒星天球背景。

    我的这个论证,就是要说明,按照马赫的理解,牛顿绝对空间需要通过遥远的恒星背景要确定;但是,这个遥远的恒星天球背景,之所以形成一个相对固定的空间框架,恰好是因为爱因斯坦的相对论是有效的。

 

3. 难道相对论解决了牛顿力学中惯性系的来源问题?

答:是的。只有相对论正确,遥远的恒星运动的视差才会不断缩小,最后形成一个相对固定的空间框架。哥白尼革命的本质,就是通过凝视星空来确定惯性系,而马赫对牛顿水桶的相对主义理解,在几何学上好像是哥白尼所说的日心说与地心说的几何等价,但在相对论的意义上,让无比遥远的星空围绕静止水桶旋转,恰好是由于物体运动不能超越光速的相对论限制,而成为物理上不能实现的虚假思想实验。

 

4.马赫对爱因斯坦的误导,是否导致了广义相对论的概念问题?

答:是的。正是马赫对牛顿水桶实验的超距作用理解,以及爱因斯坦利用等效原理把牛顿力学中非惯性系中虚拟引人的惯性力,在概念上混入万有引力中,才导致了引力场能量的非定域性。在电磁场论中,我们可以圈出一个封闭曲面,计算里面的电磁场能量;但是,在广义相对论中,这样做是不行的,引力场能量还受到一个时空点邻域以外的其他时空弯曲区域的影响。其实,这是牛顿力学非惯性系中的虚拟惯性力的非定域性引发的问题。一个圆盘如果转动起来,尽管里面运动的物体只能按照近距作用感受离心力与科里奥利力,但是这些虚拟惯性力是因为圆盘转动,一下子在整个转动参照系中“瞬时”出现的,是不可定域的。

 

5.你认为重新理解广义相对论的思路是什么?

答:法拉第-麦克斯韦场论的核心理念是近距作用,爱因斯坦的广义相对论的核心哲学不应该是勉强得到贯彻的广义协变性以及背景独立性,而应该是与光速不可超越有关的近距作用原理。爱因斯坦的自由下落电梯实验,是一个封闭凝视星空的“外察”,陷入参照系内部观察的“单子化”思路,通过“广义协变”的“先定和谐”来变换各种参照系,在数学上是花样百出,但在哲学上与哥白尼革命放眼宇宙的精神是背道而驰的。

     其实,任何参照系归根到底是整个宇宙体系的一部分,确定一个参照系对惯性系的偏离程度,就是根据这个参照系中凝视星空时,恒星天球看起来有什么形态变化。我们如果能够给出任何参照系中恒星天球的形态变化函数,那么在某个参照系中引人某种合适的时空度规描述物理现象,有可能给出一种与广义相对论不同但等价的新描述。其实,在相对论中处理非惯性运动的思路,应该是结合闵氏时空结构,给出速度空间特别是加速度空间的非欧几何结构,而后把引力作为局部等效的加速效应整合进去。



https://blog.sciencenet.cn/blog-1668877-883303.html

上一篇:相对论对话录3
下一篇:相对论对话录5
收藏 IP: 58.39.25.*| 热度|

2 马德义 icgwang

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-11-1 15:14

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部