具体论证引力不可能形成或产生任何波

中国科学院  力学研究所  吴中祥

                            提          要

本文按可变系时空多线矢具体分析，爱因斯坦广义相对论场方程，各种波的特性，具体判定：引力不可能产生任何“波”，ＬＩＧＯ测到的根本不是引力波，而且，也不可能是13亿年前黑洞合并产生的光波。

关键词：爱因斯坦场方程，各种多线力矢量的不同作用，波的基本特性

1．所谓测到爱因斯坦预言的“引力波”

美国加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台（ＬＩＧＯ）”的研究人员，２月１１日，在华盛顿举行记者会宣布他们利用ＬＩＧＯ探测器于２０１５年９月１４日探测到来自于13亿年前，两个黑洞合并而产生的“引力波”信号。

被国内、外广泛认为是证实了爱因斯坦存在“引力波”的重要预言。

实际上，由于非惯性(有相互作用力)牵引运动系有时空弯曲特性，欧基里得平直时空的闵可夫斯基矢量已不适用于时空各点。就不得不放弃使用欧基里得平直时空的矢量。

爱因斯坦采用曲线坐标直接表达时空各点的位置，并找到数学中已发展了的黎曼空间微分几何、张量运算作为工具，利用黎曼时空“度规张量”的各“元”作为参量，类比由库伦(Coulomb)静电定律转变到马克斯威尔(Maxwell)方程组的变换规律，建立相应的运动方程

而由牛顿 (Newton) 引力定律转变为爱因斯坦引力场方程，而创建了广义相对论。

用以处理一些按牛顿理论与实测结果显著偏离而长期未能解决的(例如；水星近日点的进动)；或者分别按两种理论，其结果有显著差异，且可提出实测检验、比较的，精细天体运动引力问题 (例如；光子在引力作用下频率的红移和运动方向的偏折)。

对于这些引力问题，后经实测检验，都表明：即使计及狭义相对论的效应，如果不计及时空的弯曲特性，都不能正确求得大时空范围内非惯性牵引运动系的运动规律。

以上3项实测检验就成为广义相对论的3大验证。

爱因斯坦也曾经由如此得到的引力“场方程”得出过“存在引力波”的预言。

但是，不久，1936年6月1日，爱因斯坦就与内森·罗森（NathanRosen）投稿给美国物理学会主办的《物理评论》期刊的，题为“Do Gravitational Waves Exist?（引力波存在吗？）”的学术论文，非常正确的更正，指出：

“…，引力波并不存在，尽管在初级近似下它们的存在曾被认为是确定无疑的。这表明非线性的广义相对论波动场方程可以告诉我们更多东西，或者更确切地说，对我们的限制远多于我们迄今为止所相信的。”。

时任《物理评论》期刊主编的约翰·泰特（John T. Tate）将这篇重要的学术论文，交由普林斯顿大学副教授霍华德·罗伯逊（HowardP. Robertson）匿名审稿提出批评意见，请予修改，而爱因斯坦则愤怒地用德文写道：

“亲爱的先生，我们（罗森先生和我）投稿给您是为了发表，并没有授权您在论文发表之前让任何专家过目。我认为没必要回复您的匿名专家那些无论如何都是错误的意见。基于这种情况，我宁愿把论文发表在其它地方…”，而把该文投稿给了《富兰克林研究所学报》

虽然收到该文校样后，爱因斯坦发现原稿有错，而对原“场方程”采用圆柱坐标变换，给出了圆柱型引力波的解，并将原稿文题，改为语气上缓和、弱化了些的“关于引力波（On Gravitational Waves）”发表，但仍然保留着原文的观点。

但是，由于相对论存在未能区分各种力的不同多线矢的不同特性的严重不足，并未能正确分析到原“场方程”是：放弃矢量，类比由库伦(Coulomb)静电定律转变到马克斯威尔(Maxwell)方程组的变换规律，才导出建立成为“非线性的广义相对论波动场方程”的。爱因斯坦就未能具体证明：“引力波”就是如此导出的“非线性的广义相对论波动场方程”，可以告诉我们的“更多东西”。

而在1936年10月普林斯顿高等研究院为爱因斯坦安排的一个学术报告会上，演示了他和罗森的证明的“无效性”。因而，在演讲结束时，爱因斯坦却无可奈何地总结道：“如果你们问我引力波是否存在，我必须回答：我不知道。但这是一个极为有趣的问题。”，既不能肯定，也并未否定，他“引力波并不存在”的观点。

因此，以致许多科学家，仍然以为引力波的存在是确定无疑的。

2．由爱因斯坦场方程能导出“引力波”这个“更多东西”的原因

其实，爱因斯坦场方程，是：放弃使用矢量，采用曲线坐标直接表达时空各点的位置，并找到数学中已发展了的黎曼空间微分几何、张量运算作为工具，利用黎曼时空“度规张量”的各“元”作为参量，并类比由库伦(Coulomb)静电定律转变到马克斯威尔(Maxwell)方程组的变换规律，建立的。

而实际上，按可变系时空多线矢的具体分析：由库伦(Coulomb)静电定律转变到马克斯威尔(Maxwell)方程组的变换规律，是：由3维空间静电力1线矢转变到电磁力6维时空2线矢各分量的结果，但是，1线矢的引力却并无这样的转换。因而，引力并不能像电磁力，按爱因斯坦场方程，得出电磁波，那样地，按爱因斯坦场方程得出引力波。

这是因为，按时空多线矢量分析的如下原因的结论：

3．引力不可能形成和产生任何波

6维时空电磁力2线矢点乘粒子运动的4维时空微分位置1线矢积分做功为常量，其含时部分为电能；不含时部分为磁能。而能形成带电粒子在其间跃迁的不同能级。形成电磁辐射波，并放出光子。大量光子时空相宇的统计，就形成光波。

12维时空强力和弱力22,1线矢点乘粒子运动的4维时空微分位置1线矢积分做功为常量。它们不含时的分量的做功得到的动能，也=含时的3个分量减少的结合能(静止质量乘c^2)，能量总和守恒。

在强力作用下形成的激发态新粒子，经一定的驰豫时间后，在弱力作用下，转变为非激发态，而放出光子。大量光子在时空相宇统计就表现为光波。

粒子演变前后，粒子结合能总和的差值=释放光子的动能。大量光子时空相宇的统计，就形成光波。

任何“时空多线矢力”，都是相互作用的粒子间距离的函数，当粒子间距离的变化不大，即相应的力不大时，除引力外的其它各种力，就都有，粒子间相互作用力与粒子间距离成正比的弹性力方程。它们各分量的解，都是其相应的谐振子，相应的粒子就都集体表现出波的特性。

但是，粒子的引力运动方程，却是：a=km/r(3)^2，由其相应矢量方程的相应初始和边界矢量条件，v(3)0、r(3)0，积分，就只能解得：其各维运动轨迹为：圆锥曲线(椭圆、双曲线的一支、抛物线)，或其特例(圆、直线)。而不可能同时形成或产生不同的能态。

而所谓“波”，都只是大量粒子在不同能态跃迁的集体震荡，或时空统计的几率分布，的表现。

因此，除引力外，所有的力都可以有前述的各种方式，形成或产生波。

而只有引力，不可能同时形成不同的能态，因而，不能形成和产生任何波。

4．ＬＩＧＯ测到的既不是引力波，也不是13亿年前，两个黑洞合并，必然产生的光波

ＬＩＧＯ及其合作者却是根据，他们计算设想的各种可能模式发出的所谓“引力波”波形（但也都未说明，他们的那些模式，为什么能形成“引力波”），建立波形数据库，并突然发现仪器探测到，并经滤过其它已知干扰处理后的波形，有0.5毫秒（ms）的一段，很像他们所设想“双黑洞融合模型”计算出来的波形，就宣称：那是13亿年前，两个黑洞合并而产生的引力波信号。

无论他们根据什么模型、模式设计，由爱因斯坦按非惯性牵引运动有时空弯曲特性，放弃矢量，导出的非线性的广义相对论场方程，计算出的所谓“引力波”，

由上述分析，可见：就只能是爱因斯坦在题为“Do Gravitational Waves Exist?（引力波存在吗？）”的学术论文中，就已经非常正确的更正指出的：“尽管在初级近似下它们的存在曾被认为是确定无疑的”，而实际上，却是：“非线性的广义相对论波动场方程”告诉我们的“更多东西”。

两个黑洞主要是在引力作用下互相绕着转动，像地球绕着太阳、月亮绕着地球，转动一样，并不形成或产生什么“波”。

可能因其内部局部的高温、高压状态产生的粒子经黑洞的引力减弱后逃出其视界，有些辐射，而彼此相互吸引、靠拢，产生热能的非弹性激烈碰撞、融合，也根本不可能形成、产生，任何波。

13亿年前的那两个分别为29倍太阳质量与36倍太阳质量的黑洞，碰撞、融合，释放了3个太阳质量的能量成为一个62倍太阳质量的黑洞，这丢失的质量，怎么可能是由于引力形成或产生的引力波的能量呢？

按照相对论，它只能是：其中的各基本粒子相互作用反应、演变，前后，其静止质量乘c^2的差值，所释放的“光波”。

这就必须考虑到碰撞过程中各种基本粒子演变可能产生的各种光子的所有频率，怎么可能仅在0.5毫秒（ms）的一段波形就能判定它是两个黑洞合并所形成的波形？

特别是，13亿年前传来的各光波频率，都有显著的各自不同的红移变化，而且，都不能按现在所使用的仅适用于惯性牵引运动的多普勒公式，他们又是如何能解决其变化后的波形？

他们探测到，并经滤过其它已知干扰处理后的波形，怎么就会是：13亿年前，两个黑洞合并而产生的“引力波”的波形？

仅由这几点，就足以判定：

他们的观测结果，既根本不可能是引力波，甚至，也不可能是13亿年前，两个黑洞合并，而必然产生的光波。

5．参考文献：

[1]《时空可变系多线矢世界》吴中祥博士菀出版社 2004年11月

[2]http://www.sciencenet.cn/u/可变系时空多线矢主人/