加载中…
个人资料
刘昌喆
刘昌喆
  • 博客等级:
  • 博客积分:0
  • 博客访问:26,599
  • 关注人气:39
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
相关博文
推荐博文
谁看过这篇博文
加载中…
正文 字体大小:

爱丁顿日蚀类观测不能证明广义相对论

(2014-08-16 10:52:31)
标签:

爱因斯坦

相对论

爱丁顿

日蚀观测

引力致空间变弯

分类: 理论物理证明

爱丁顿日蚀类观测不能证明广义相对论的空间弯曲理论

      广义相对论发表100周年祭-暨爱丁顿日蚀光弯观测解析

 

波普尔在著名的《猜想与反驳》一书中,将爱丁顿观测日食验证,作为科学理论预言新的事实并得到证实的典型范例。

1919年亚瑟·斯坦利·爱丁顿(Arthur Stanley Eddington)率队赴普林斯顿岛作的日蚀观察轰动了世界,发布观测结果基本支持广义相对论的光线经太阳附近偏弯1.75角秒预言,据此声称证明了广义相对论。广义相对论进入大众视野,成为新的物理学理论基础,并逐渐风靡全球。

百年来在日蚀时机,观察光线改变的1.75角秒精度的努力一直在进行。虽然观测到的数据差异很大,这个光线变弯的现象得到了逐渐确认。经过人为数据筛选舍取,似乎对爱因斯坦的猜测得到证实,但爱因斯图提础光的变弯原因就一直处在缺失证明的状态下。

“索布拉尔和普林西比的探测结果几乎毋庸置疑地表明,光线在太阳附近会发生弯曲,弯曲值符合爱因斯坦广义相对论的要求,而且是由太阳引力场产生的。”摘自题为《根据1919年5月29日的日全食观测测定太阳引力场中光线的弯曲》。这是爱丁顿等三人联名发表在1920年《皇家学会哲学会报》(Philosophical Transactions of the Royal Society)上的论文。

 “..而且是由太阳引力场产生的。”这一句话,并不能说证明了引力是光线弯曲的原因,观察到光线弯曲和找出光弯曲的原因,按逻辑学就需要不同的证据分别支持。光的弯曲被观测到了,但光的弯曲原因就此而推定就说不通。

  全部广义相对论还含有多种与引力光弯不相干论点,以仅有的(并不精准的)1.75角秒的孤证,包揽证实广义相对论的使命,与条件完备的要求相距甚远。

  “光线弯曲不是广义相对论独有的预言。早在1704年,持有光微粒说的牛顿就提出,大质量物体可能会象弯曲其他有质量运动粒子的轨迹一样,使光线发生弯曲。一个世纪后 法国天体力学家 拉普拉斯独立地提出了类似的看法。1804年德国 慕尼黑天文台的索德纳(Johann von Soldner,1766-1833)根据牛顿力学,把光子当做有质量的粒子,预言了光线经过太阳边缘时会发生0.875角秒的偏折。但是在十八世纪和十九世纪里光的波动说逐渐占据上风,牛顿、索德纳等人的预言没有被认真对待。”(摘自百度词条)

  下面就以广义相对论的观念为依托,讨论爱丁顿日蚀观测与广义相对论的关系几个问题:

  广义相对论认为光线的弯曲是经过“弯曲的”空间(以测地线)“直行”的现象。也就是说空间相当于轨道一样限制光线的路径。空间限定了光线运动,弯曲的空间不可直接观测,以短程线的“直行”的光线表达了空间形状。爱因斯坦进一步认为引力应是不存在的,它是弯曲空间中按“测地线”运动的表象。广义相对论就这样先定义了“空间有形状”属性,进一步定义光线是表达了空间变化唯一可感知事件,换言之在相对论中,光线形象都代表着空间“形”的“状态”。就是说把光与空间建立了紧密不可分的依托联系。爱因斯坦在相对论中,凡“沾光”的物理事件就都“神奇”起来,也都进入了对时空分析的范畴。

   另一类分析天体运动的自然实例,牛顿力学解释说:受到太阳与行星间万有引力,众多形星围绕着太阳旋转;其它恒星系也是如此,行星围绕着恒星转。

   而爱因斯坦相对论说:行星轨道就是由太阳质量引起的“内禀”变形的空间,引力不存在,行星只不过在弯曲的空间中以“测地线”直行而已。

   在相对论问世以前,物理光学的认知的:折射、干涉、反射或聚焦现象基本都是光独立于空间的行为。事实光学独立于空间理论并没有被证明有何不妥。反之,相对论的空间变形中光的行为解释就在很多方面自相矛盾。在相对论理论框架约束之外,物理光学科技研究仍遵循原来的光学规律,却从没有发现有与相对论有关的任何不妥。

  按广义相对论的观点, 1.75角秒的偏转,是太阳附近空间形状变化。根据相对论史瓦西方程定义的时空运动理论:引力对空间影响是球对称的。那么,在日蚀观察所测光线另一边,就应有对称的空间偏转,也就是应当存在“空间聚焦”的效应。而且无论有无光线经过,在太阳外的球径全方向上“空间”都已聚焦,这在逻辑上是极为荒谬的。对于非相对论的光学,光线独立于空间聚焦效应很正常,在球面透镜效应下,任意方向射来的光都可以聚焦。但没有光线的空间就不会有所谓空间的聚焦。以广义相对论观点进行的上述分析说明,无论有光通过与否,只要大质量物体存在(如太阳),其周围都存在引力所致的空间弯曲和空间全方位聚焦,逻辑上显然说不通。那么,是空间弯曲观念不对、还是1.75角秒光弯曲与广义相对论无关。这就是爱因斯坦提出矛盾的自悖命题之一。(1.75角秒光弯证明广义相对论遇到第一个挑战)

   史瓦西运动方程是广义相对论重要的数学支柱。该方程确定大质量天体的引力影响在其周围有限度的区域。下面摘录现代广义相对论者之一的相同论点:

‘物质的质量引起时空的弯曲’这个原则在宇宙学研究中实际应用时,只适用于宇宙中少数局部区域。在这些局部区域是有物质的质量高度集中存在的小区域。用牛顿力学的术语表示,就是时空的弯曲发生在引力场为强场的局部区域。用nenyan先生的话描述就是:‘这好比在席梦思床垫上放一个重的西瓜,床垫可以看为时空,西瓜是有质量的物体,西瓜放上去,床垫弯曲了’。

如果光线传播路径发生弯曲是时空弯曲的结果,则在广阔的、只有弱引力场的宇宙空间中,光线传播路径没有发生弯曲,说明在宇宙空间的大部分区域没有‘时空弯曲’问题,宇宙空间应当是平坦的。

(摘李淼-《时空弯曲和宇宙学》载于《现代宇宙学研究》)

  广义相对论引力空间最初一个著名的形象比喻:一个重球放在蹦床(当年还没有席梦思床垫)上造成区域塌陷,现在用席梦思床垫上的西瓜比喻相对论引力空间,就与其论点稍显更贴切。在远离重球的其他区域,显然床垫仍处于原平面平坦的形状。按相对论原则分析的这个观念,在光线的路径空间受太阳引力作用变弯,应呈二个拐点联接的三段曲线形状[如图]。

爱丁顿日蚀类观测不能证明广义相对论

那么,这通过弯曲空间的光线,先是弯过去然后再弯回来,根据史瓦西有限影响空间原理,弯来弯去又回到平坦的空间中的原方向。远处在1.5亿公里外地球上观察,就应不会有1.75(或者0.87)角秒的光线偏转,在地球观察到光就应该还是原来“平坦的宇宙”中直线方向。实际观测到恒星光在太阳附近变弯(并保持方向)就与广义相对论不符。还是相对论理论不对、或是观测到的光弯曲与广义相对论无关?这是爱因斯坦提出的恒星光变弯与广义相对论自悖命题之二。(1.75角秒光弯证明广义相对论遇到第二个挑战)

  西瓜在床垫上形象的作用力是压力而不是引力。“内禀”(向外凹陷)形状是受到不是引力而是床垫受到压力推斥向外的形状。

引力影响相应物理变化的正常形状参考[图]。

爱丁顿日蚀类观测不能证明广义相对论

这样按爱因斯坦的“物化”空间是空间受引力影响的观念理解,它应当是与原例举“内禀”形状镜像的光线向外弯曲。观测到光线向内弯曲的现象与广义相对论观念就不相符,弯曲方向较符合牛顿的预言。(1.75角秒光弯曲证明广义相对论遇到的第三挑战)

  逻辑故事:在嫌疑人口袋里搜出200日元,只能证明有这笔钱存在。不能因此推断此钱是偷来的(也进而推断存在一个被偷的目标),或者确认为正当所有(也还有各种来源可能性),都必需有另外的证据支持。这是刑侦学中所说的证据链理论,也是逻辑正确的推理过程。

一个假设的童话:如果一个侦探(日蚀光弯观察者),仅看到某人持有有200日元(光弯)被证实了的事件,就认这钱定是属于脏款(而且是引力原因),是从一个乞讨的碗(弯曲空间)中偷的,这只碗(弯曲空间)属于一个流浪汉(广义相对论)。如果发现这200元后面的一系列故事都出于一个投诉人(爱因思坦)和侦探的共同描述,而除这个孤证以外再无证明。能定流量汉的罪(确定空间弯曲理论)吗?并且以此判断流浪汉真实存在?

本文前面提到爱因斯坦空间弯曲的行星轨道理论,在行星的轨道位置的空间,应是广义相对论弯曲空间实在最好的例子。(注:可展开黄道面的引力空间说详解)这里强调的是:爱丁顿观察方式中的恒星光,正好是通过黄道面。在太阳的背面方向要穿过九(八)大行星的弯曲空间、而经过太阳后到达地球前也得经过水星和金星轨道。爱丁顿的观察结果说明:这些“弯曲”轨道空间似乎没有影响那束恒星光。那么弯曲空间限制光运动的广义相对论的“准黑洞法则”,与在同是广义相对论的轨道“弯曲空间”论就对立起来。孰是孰非?总会有一个不正确,还可能是都不正确!

以上说明爱丁顿及其百年来光线弯曲实验观察,作为推定广义相对论的证明并不可靠。

爱丁顿及后来的恒星附近光变弯观测实验,即使测值如何精确符合爱因思坦的预言,也与广义相对论主张空间弯曲完全联系不到一起。上面分析已说明,这些预言本身就与空间弯曲观念自相悖谬。

  光线弯曲不可排除的重要物理因素:太阳大气透镜的折射。

  从“俩小儿辩日”谈起

《两小儿辩日》故事选自中国古文《列子·汤问》,据传是战国郑国列御寇所著。

原文:

孔子东游,见两小儿辩斗,问其

一儿曰:“我以日始出时去人近,而日中时远也。”

(网摘说明图)

一儿以日初远,而日中时近也。

一儿曰:“日初出大如车盖,及日中则如盘盂(yú),此不为远者小而近者大乎?”

一儿曰:“日初出沧(cāng)沧凉凉,及其日中如探汤,此不为近者热而远者凉乎?”

孔子不能决也。

两小儿笑曰:“孰为汝多知乎!”

现代汉语译文:

孔子到东边游学,路上遇见两个小孩子在激烈的争论,就上前去询问他们争辩的原因。

一个小孩子说:“我认为太阳刚刚升起的时候距离人近,而正午的时候距离人远。”

另一个小孩子认为太阳刚刚升起的时候距离人比较远,而正午的时候距离人比较近。

一个小孩儿说:“太阳刚出时像车的篷一样大,到了中午时就如同盘子一般小了,这不是大的道理吗?”

另一个小孩儿说:“太阳刚出来时清清凉凉的,到了中午的时候热得如同把手伸进热水中,这不是近的就感觉,而远的就觉得的道理吗?”

孔子听了之后不能判断他们俩谁对谁错。

两个小孩子笑着对孔子说:“谁说你智慧多呢?”

爱丁顿日蚀类观测不能证明广义相对论

(以上内容摘自《百度文库》)

宇宙之大,知识之广,上下纵横,虽智者也不能事事尽知。孔子没有“强不知以为知”,而是本着“知之为知之,不知为不知”的实事求是的态度,如实记录了这则被小童问倒而使自己尴尬的故事,使这则故事经二千多年流传至今。

二千多年前的人们对自然的认识,被局限在历史的科学水平上。今天的光学知识告诉我们,这种古代小孩观察对太阳的感受,说明的是因地球表面大气层是一个球面透镜;对观察者所处地点而言,太阳光早上和中午对这个大气透镜入射角不同,阳光被大气透镜折射不同而使观察者感受不同。这是然界光学折射现象,故事里的小童用他们直观感受经验简单比拟,所以结论就觉得矛盾。

地球大气透镜有折射现象二千年前有此记载,说明是不争的事实,太阳表面的大气层比地球大气层厚得多。在太阳的表面有光层、色层,色层之外是日冕层。这个日冕层光学影响范围,至少应大于太阳半径10倍以上。这个范围通过的光都会被明显折射。光学原理告诉我们,光经过透镜的折射、聚焦都是独立于空间的物理现象。太阳附近的光线偏弯、聚焦都是球对称和全方位的,各种现象包括爱丁顿观测到光弯,用折射原理解释逻辑上是确切和通顺的。百年来对日蚀光弯(或恒星附近射电微波偏弯)的观测数据实际证实的光弯曲,正是这种恒星大气透镜折射现象。

相对论提到了“引力透镜”概念,却排除太阳大气透镜折射这一必然存在重要因素,相对论没对因何排除大气折射因素给出合理解释,这不符合科学研究所必须精准求实的原则。

根据俩小儿辩日故事和光学原理说明,光线相对透镜球心半径不同的位置通过时,光线折射角并不相同。这可以是解释百年来日蚀观测光弯数据差别很大的真正原因,因每次日蚀观测到的光线,都不可能在距日心同样的距离处通过。

主张相对论的人,排除与1.75角秒差别较大的数据,人为舍取地选定1.75角秒附近的数值,并宣称这样就算证明了广义相对论。这是一种非常不严谨的对观测数据处理方式。

任何采用类似唯用取舍实验数据方式,作出的物理理论的“证明”都是主观意愿的附会,相当于在弹孔上画靶环,这不是真实物理研究。

综上所述,从爱丁顿日蚀观测开始,百年来的太阳附近光弯现象观测,都与广义相对论原理无关。持广义相对论观念解释太阳附近恒星光变弯现象,一定会处于无法逾越的自相矛盾中。单凭这种光弯观测数据仅为一个孤证,其光弯原因缺失证明,是确立广义相对论的一个逻辑硬伤。

本文分析指出:这个由爱丁顿开始的太阳附近光线变弯的观测现象,与广义相对论观念完全不符。百年来,在物理学及宇宙学已形成巨大影响力的广义相对论,从来没被认真证明过,所以极可能根本不是真实的物理学理论。

广义相对论对物理科学的影响非常深远,可惜的是这些影响基本都并非正面积极的。

 

下面是世界最具代表性的著名学者质疑相对论的文摘:

 

诺贝尔物理学奖获得者,世界著名天文学物理学家H.阿尔文(Hannes Alfvén),在他批判现代宇宙学文章《宇宙学:科学乎,神话乎?》中说:

  “按照观测,我们直觉到的“宇宙”,本质上可以处理成普通的三维几何空间。然而,接受这些观测结果就意味着广义相对论丧失了作为宇宙学基础的地位。” 

“今日之“现代宇宙学”被说成专指“相对论性宇宙学”。而且标有“现代宇宙学”的教科书中,难以发现对异见不抱偏见,包括这样的异见:按照最好的观测,空间是平直的,而广义相对论与现代宇宙学是根本不相干的。国际“宇宙学”会议上,很难获准那怕10分钟的时间来质疑广义相对论对宇宙学的必要性。”

“许多人可能心安理得的认为:除了爱因斯坦和几位天才之外,物理世界的真实性质不可能为别的人所理解。”

“人们已经竭尽全力去理解科学,但是如今明显的是:科学成了信仰的东西,而不是可理解的东西。相当荒唐的是,爱因斯坦被普遍的舆论所欢呼不是因为他是伟大的思想家,而是因为他使每个人从必须独立思考的责任中解脱了出来。”

 

葡萄牙的物理、宇宙学家乔奥·马古悠(Joao Magueijo),在《变化的c:不含酒精的伏特加》一文中说道:

 “只要有一条好的理由,我们就应随时准备放弃任何科学原理,无论它看上去是多么神圣”。

 

 

0

阅读 评论 收藏 转载 喜欢 打印举报/Report
  • 评论加载中,请稍候...
发评论

    发评论

    以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。

      

    新浪BLOG意见反馈留言板 电话:4000520066 提示音后按1键(按当地市话标准计费) 欢迎批评指正

    新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

    新浪公司 版权所有