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最近,广义相对论方面出版了一部论文集,其中有一篇文章:C. BRANS, R. H. Dzcxz,Mach's Principle and a Relativistic Theory of Gravitation,Rev. Mo. Phy. 124(3), 1961。对时空问题及惯性系问题论述的很全面。也可以看出那时所提出的问题至今并未有圆满解答。
一个是广为人知的牛顿观,绝对时空。真空的几何属性及惯性是绝对的。
一个是马赫观,真空的几何属性及惯性是毫无意义的,空间的物理属性取决于周边物质,遥远的未知物质决定了实验室的局部空间属性。牛顿的惯性系本质上是相对于遥远宇宙物质的加速系。
广义相对论的时空观把实验室的局部空间属性归结为宇宙物质分布,但是在边界条件未知时,场的解是不确定的。因而,广义相对论的时空观是定义相对于宇宙的一般惯性系(部分的接受马赫观点)。
当前的办法是:运动的相对性。从而最大限度的包含以上3个空间观。
马赫的论述是哲学化的,缺乏量化的论证。如果把马赫的论证改用量化形式来论证的话:宇宙总质量与宇宙的半径比为常数,或者是局部引力常数实际上是变化的。进一步论证下去的话,局部实验得到的物理常数是变化的,从而得到一个基本物理常数实际上有演化性(时变)的物理理论。
理论上的问题是:马赫观有转动概念,而广义相对论的时空观并没有能把转动概念包含进来。从而,迪拉克的、基于量子力学的时空观成为联接马赫观和广义相对论时空观的桥梁。但这个桥梁缺乏经验证据,从而接受者少。也就是说,量子力学依然要面对绝对惯性系与绝对加速系的统一问题。
总的来说,时空观必须在量子概念上和宇宙尺度概念上具有抽象的一致性。这就是该文对时空观的基本论证内容。到目前为止,对于物理常数时变性的观测还不能推翻由马赫原理导出的时变性(精度不够),而量子自旋问题依然与马赫原理纠缠在一起。因此,虽然该论文的作者是力图论证广义相对论的时空观的正确性,但是,依然认为还不足于解决马赫问题。
所以,这3个时空观依然是有自身的地位。目前是:把牛顿观作为广义相对论时空观的弱场近似,从而统一了这3个概念。但是,在深层意义上,这个问题并没有得到解决。
作者之所以这样论证,原因是:物性常数是以惯性空间(绝对空间)来测定的,物理定律是以相对运动来描述的,而这类相对运动最终依然会归结为宇宙空间尺度和量子尺度这两个极端意义上的物理常数是否是真的常数。从而,问题的提法是可以由实验来检验的。
所以,重印该文的意图也就明显了:半个世纪以来的实验研究不足于给出判据。或者说是,目前的理论形态不足于反映时空的真实物理属性。
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