逐个评论大卫·格罗斯对“物理学的未来”所提25个问题(6)

5．广义相对论

(接(5))

关于广义相对论（GR），爱因斯坦的引力理论，宇宙学的语言，以及讨论宇宙的大尺度结构的理论框架，存在许多问题。这次会议的一些与会者问到：我们目前对GR的理解在所有尺度上都是正确的吗？GR在一些案例中已经得到了令人十分信服的验证。但是有两个区域我们根本没有进行过实验。一个是短距离。事实上，对于小于一毫米的距离，我们的确没有检验过牛顿的引力理论。另一个区域是引力非常强的地方，那里强大的引力造成了空－时流形的极度弯曲，例如黑洞附近。一个好的问题是：我们能用观测来确定克尔度规（Kerr metric）是否正确描述了黑洞周围的几何学吗？在一个黑洞形成时，只要我们知道这个黑洞的质量和自旋，那么它周围的空间和时间的几何学便是完全确定的。现在人们相信，宇宙中有许多黑洞。事实上，看来在每个星系的中心都有一个质量巨大的黑洞。天体物理学家和理论物理学家正在设法解决如何利用对掉进黑洞的物质所发出的辐射的观测来确定空间－时间几何。或许我们能够确定克尔度规是否正确描述了我们的星系中心的黑洞外部的空间－时间。

评论：

广义相对论最本质的创新就在于：考虑到非惯性（有彼此不平衡的相互作用力的）牵引运动系时空的弯曲特性，把仅适用于惯性牵引运动系、平直时空的狭义相对论推广应用于非惯性牵引运动系的弯曲时空。

而经典力学只是其在3维空间较小范围内（时空弯曲效应可忽略）条件下的近似。

狭义相对论显示出需由4维时空，才能全面正确地研讨物体运动，就必须创建各类多线矢及其矢算，广义相对论显示出，非惯性系须计及相应的时空弯曲，就必须创建相应的各类可变系多线矢及其矢算，因而，必然且必须导致创建时空可变系多线矢物理学。

广义相对论，实际上，仅限于讨论引力问题，而在4維時空，運動質量引力勢標量場就应是与4維時空的位置1线矢的模长成反比。

因而，維時空，運動質量引力勢標量場及由其梯度1-線矢導出的引力，就都是：

當r(X,3)-r*(X,3)>>ic(t(X)-t*(X))，就是遠程。

在遠程條件下，4維時空的運動質量引力勢標量場就近似成為3維空間的運動質量引力勢標量場。

當r(X,3)-r*(X,3)<<ic(t(X)-t*(X))，就是近程，相應的3維空間距離就由相應的時軸距離取代，而引力，因有i^2=-1，而由吸力變為斥力。

當r(X,3)-r*(X,3)與ic(t(X)-t*(X))彼此都不可忽略，就處於過渡狀態。

这样，就能更加符合客觀規律地表達其客觀特性。

(未完待续)