相对论的观点和缺陷

相对论的观点和缺陷广义相对论（GeneralRelativity）描写物质间引力相互作用的理论。其基础有爱因斯坦于1915年完成，1916年正式发表。这一理论首次把引力场解释成时空的弯曲。黑洞爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用：它直接推导出某些大质量恒星会终结为一个黑洞——时空中的某些区域发生极度的扭曲以至于连光都无法逸出；而多大质量的恒星会塌陷为黑洞则是印裔物理学家钱德拉塞卡的功劳——钱德拉塞卡极限（白矮星的质量上限）。引力透像有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们能够观察到处于遥远位置的同一个天体的多个成像。引力波广义相对论还预言了引力波的存在（爱因斯坦于1918年写的论文《论引力波》），现已被直接观测所证实。此外,广义相对论还是现代宇宙学的膨胀宇宙模型的理论基础。[2]时空关系19世纪末由于牛顿力学和（苏格兰数学家）麦克斯韦（1831~1879年）电磁理论趋于完善，一些物理学家认为“物理学的发展实际上已经结束”，但当人们运用伽利略变换解释光的传播等问题时，发现一系列尖锐矛盾，对经典时空观产生疑问。爱因斯坦对这些问题，提出物理学中新的时空观，建立了可与光速相比拟的高速运动物体的规律，创立相对论。狭义相对论提出两条基本原理。（1）光速不变原理：即在任何惯性系中，真空中光速c都相同，为299,792,458m/s，与光源及观察者的运动状况无关。（2）狭义相对性原理：是指物理学的基本定律乃至自然规律，对所有惯性参考系来说都相同。爱因斯坦的第二种相对性理论（1916年）。该理论认为引力是由空间——时间弯曲的几何效应（也就是，不仅考虑空间中的点之间，而是考虑在空间和时间中的点之间距离的几何）的畸变引起的，因而引力场影响时间和距离的测量。[3]万有引力广义相对论：是一种关于万有引力本质的理论。爱因斯坦曾经一度试图把万有引力定律纳入相对论的框架，几经失败后，他终于认识到，狭义相对论容纳不了万有引力定律。于是，他将狭义相对性原理推广到广义相对性，又利用在局部惯性系中万有引力与惯性力等效的原理，建立了用弯曲时空的黎曼几何描述引力的广义相对论理论。狭义相对论狭义相对论与广义相对论：狭义相对论只适用于惯性系，它的时空背景是平直的四维时空，而广义相对论则适用于包括非惯性系在内的一切参考系，它的时空背景是弯曲的黎曼时空。缺陷：（一）我们把有物质存在的客观存在之物就称是客体。首先考察SR的相对性原理，爱因斯坦是这么说的：描述物理体系状态变化的物理规律、与所选惯性系的运动状态无关。因此，他的进一步推论是：对于物理现象的描述，所有惯性系都是平权的，没地位特殊的惯性系。由于任何惯性系都运动且各不相同，这就必然构成了如下两个问题：1、相对于不同惯性系，虽然物理规律表述形式不变，由于不同惯性系总是以不同速度运动的，因此SR的客体运动相对速度V就无取值的确定性，在逻辑上就直接导致了它的所有结果、包括质能转换，取值也都具有随意性。这显然与高能粒子实验事实完全相悖。2、在物质世界，小到粒子大到星系，任何客体都无一例外的在做变速运动，实际的惯性系根本就不存在。这就导致了这样的严重问题：从逻辑学的角度，SR表述的并不是现实世界真实客体的真实运动。这对SR来说，无疑是致命的。（二）再考察SR的两个公理化原理之间的关系：1、光相对于真空的运动是绝对的，这就表明真空各处等同且是静止的，即真空本身就是一个静止的优越惯性系。否则，如果真空各处非等同且可动情形也不同，也就绝对不会有真空中的光速不变。2、由1，光速不变原理以真空的绝对性为基础，但相对性原理则是以完全平权的惯性系为基础，这就尤如几何学中，“欧几里德几何”中“过任何直线外一点只能引一条平行于此直线的平行线”公理、与“黎曼几何”的“三角形三个内角则大于180度”公理，它们的描述基础并不一致，因此也就绝对不可能成为某种几何学理论体系的逻辑前提。即构成SR的两个公理化原理的描述基础并不一致，也就不可能将它们扯到一起，成为构建物理学理论体系的逻辑前提。（三）我们再考察爱因斯坦把SR推广到GR所做的思考。为了克服SR中实际并没有真正惯性系的的逻辑学缺陷，于是爱因斯坦就大胆推想：在所有的参考系中，物理定律表述形式都应当保持不变（具有协变性）。怎样实现这一构想呢？于是他注意到了物质惯性质量和引力质量的等价性，提出了物质惯性质量和引力质量完全等价的等效原理，再使用著名的升降机理想实验，认为有加速度的非惯性系就等价于引力场，这样他就把SR的相对性原理做了这样的推广：物理定律表述形式不会因惯性系或非惯性系而改变。亦称是广义相对性原理。因此人们也说：广义相对论就是狭义相对论加等效原理。容易分析，爱因斯坦把SR推广到GR的如上过程，至少存在有如下两个明显逻辑缺陷。1、SR中，在惯性系中物理定律具有协变性，其时空变换都是对所描述客体自身存在而言，完全不涉及客体自身存在之外的时空；而在GR中，不论是在爱因斯坦自己写出的描述粒子运动的的测地线方程，还是与人合作写出的以度规为因变量的引力场方程，客体物质分布及运动存在，涉及的总是被描述客体自身的存在之外的时空。因此，SR和GR表述的时空范畴完全不同，二者的描述对象并不具有逻辑的一致性。2、爱因斯坦在GR中认为：在局部惯性系内，不存在引力，时空是平直的；在任意参考系内，存在引力，引力引起时空弯曲，时空是弯曲的，而时空弯曲的原因是因为有物质存在的影响，其弯曲程度取决于物质能量密度、动量密度分布。这里就有一个显而易见的问题：SR的描述对象必然都有物质，由GR也就必然要构成时空弯曲，那又怎么会有时空平直的局部惯性系存在呢？因此，有了GR，SR必然不成立，GR与SR完全不自洽，GR并非是SR的推广。（五）再看看爱因斯坦在相对论中对基本物理概念的理解。1905年，他在《物体的惯性同它所含的能量有关吗？》一文中得到了这样的结论：“物体的质量是它所含的能量的度量”；“在发射体和吸收体之间，辐射在传递着惯性”。我们知道，物理学中质量与惯性的本来意义是：物体的质量是对它所含物质多少的度量，而惯性反映的则是物体对加速运动的阻碍。