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对戎艳生文章的评述

(2014-11-07 12:57:38)
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惯性系

非惯性系

等效性

平直空间

弯曲空间

    吴水清会长发来一篇文章,要我谈谈看法。于是就有了这篇评述。

    自然科学是集物理学、哲学、数学、逻辑学于一体的一门学科,由于人们忽略了各门学科都有其各自的特点,就认为在这一门学科中依据假设推出的结论,同样可以适用于另一门学科,即此导致了当今科学理论中的悖论丛生。这一篇文章就可以作为典型以飨读者。

    作者从数学角度假设了一个‘无穷小’,推导出平直空间与弯曲空间可以‘是等效的’;于是就得出‘惯性系与非惯性系也是等效的’,进而得出一个‘广义等效性原理’,作为自己的创新理论,把它推广到物理学的各个分支中去,认为都应该遵从他的‘广义等效性原理’——非常有代表性地揭示出科学领域存在的严重混乱。

 

对戎艳生文章的评述

 

 

 

先讲几点背景资料:

1.几何学采用微积分取极限手段,完全是基于近似的一种求证方法,究竟有没有实用价值,是必须经过实践检验的——高中《物理》推导匀速圆周运动的向心加速度公式时,就采用把无穷小的弧当成弦的近似法,才导出了所需要的公式。当时我就据此提出:我可以把鸡蛋证成立方体;开始时同学、老师都反对,后来他们都不得不承认‘你真会联想’。

2. 物理学绝对不是形而上学,而是最终都要落实到‘实用’的一门学问——‘如果考察弯曲空间中一个足够小的空间区域’,‘ 球面上无穷小的局域范围可当作平面’;这样做只是一种数学游戏:‘足够小’还可以认为有点价值,如果是‘无穷小’就肯定不会有任何物理学意义。

3. 在经典力学中存在着一个颠倒颠的盲区:所谓的惯性系,描述的是必须受力的非惯性运动,而非惯性系描述的却是真正的惯性运动——这两类运动的背景、机制,就肯定不会全同。‘在几何学中我们知道……弯曲空间中的几何性质与平直空间是不同的。但是……而当所考察的空间区域为无穷小时,其与平直空间的区别就消失了’;也就是说,作者求证的目的,无非就是想把物理学领域惯性运动与非惯性运动,证成‘区别就消失了’。但是,对于这两种运动而言,一种必受外力作用,一种却不受外力作用;数学即使是万能,也没有办法消除掉这一差异。

4.‘空间’只有一种、或曰只有一个广义的空间,任何物理事件都发生在同一的‘空间’之中;传统所谓的‘平直空间’,实际上指的是描述运动时,放在平面几何学的框架内、把运动径迹看作直线予以处理的一种方法,‘弯曲空间’则是放在球面几何学的框架内、把运动径迹看作弧线予以处理的方法——是二者使用的基础数学不同,根本就不是‘空间’会发生变化。

5. 地上的物体静者恒静,要运动必须受到外力的作用,牛顿采用平直坐标系、在近似的前提下非常实用,解决了经验生活中的具体问题;但是,地外物体却是动者恒动,运动的径迹都是周期性回归的封闭曲线,牛顿的平直坐标系就必然会捉襟见肘,爱因斯坦的弯曲坐标系也就应运而生了——二者各有各自适用的范围与对象。对于这些现象背后的本质差异,数学上使用的‘无穷小’、‘当作’等术语,是根本都不可能把它‘抹平’的。

再从物理学角度来进行考察:

1.‘根据狭义相对性原理,一切惯性系对于物理规律的描述都是等价的’——开篇明义的第一句话就是错的:你所说的‘狭义相对性原理’,实际上就是所谓的‘相对性原理’;传统都说是爱因斯坦把力学相对性原理发展为‘狭义相对性原理’,并没有任何学理依据。

倒是卢鹤绂院士的慧眼,早就看穿了其中的谬误之所在:

爱因斯坦‘把相对不变性原理抬高为大前提(先天的假定),主观断定所有参照系对大自然规律的描写都应该是等效的……是主观唯心主义、是形而上学的’。

普林斯顿大学出版社编纂出版的《爱因斯坦全集》中明确指出:‘相对性原理起源于经典力学。假设了Newton的运动定律和中心力作用,就可以证明,在一个惯性系中质心静止的闭合系中,用力学实验不可能测定该惯性系的运动状态’。而相对论解决的则是‘两个惯性参照系的坐标间的Galileo变换必须被一组新的时空变换所取代’的问题;二者根本就不具备可比性。

书中还进一步指出:‘爱因斯坦把相对论描述为由一个特定的问题引起的,这个问题就是:相对性原理和Maxwell-Lorentz的电动力学理论之间的明显矛盾。因为相对性原理断言所有惯性参照系在物理学上的等效性,而Maxwell-Lorentz理论蕴含着特优惯性系的存在’。

经典力学使用的相对性原理,只对一个惯性系适用;而洛伦兹变换却适用于特优惯性系;百余年来学者们一直将二者混为一谈,真不知道白白浪费了多少人的精力与时间。

笔者与北斗定位卫星总站韩总师,用22个方程式、从3种角度证明,力学相对性原理根本就不能完全适用于诠释光频移现象的规律——发表在《今日中国》2014年第二期上。以一个必要条件证明:普林斯顿关于‘相对性原理断言所有惯性参照系在物理学上的等效性’是个伪命题,即‘相对性原理’并不能适用于‘特优惯性系’,而卢院士确实有烛照机先之卓见。

2. 再来看‘通过分析非惯性系与惯性系之间的局域等价性,提出了物理学中一个新的基本原理­——广义等价性原理……证明了有引力场存在的时空是“四维非黎曼空间”。指出了广义相对论中“非惯性系中为黎曼空间”的证明过程存在的缺陷’。

这个错误就出在背景资料3.中的‘颠倒颠’:牛顿力学所谓的惯性系,描述的是非惯性运动,必须有系统之外外力的作用物体才能运动,应用的是平直坐标系;而非惯性系、或者‘有引力场存在’的系统中,物体的运动根本就无需考虑外力的作用——此二者绝对没有‘局域等价性’;所谓的‘非惯性系与惯性系之间的局域等价性’,是数学游戏的结论,根本就不具备物理学意义。

3.‘由此我们得出的结论是:在无穷小的空间范围内,弯曲空间与平直空间是等价的……按照广义相对论的观点,非惯性系中是四维弯曲时空,而惯性系中是四维平直时空。所以,根据上述几何学中的结论,在无穷小的时空范围内非惯性系与惯性系应该是等价的’——几何学根本没有能力让一个不受外力、一个必受外力的、两种截然不同的物理系统‘应该是等价的’。

‘我们从物理学的角度来考虑上述问题……非惯性系与惯性系一般来讲是不同的’——是呀,即使是‘在无穷小的空间范围内,弯曲空间与平直空间是等价的’成立,属于物理学范畴的‘非惯性系与惯性系’却‘是不同的’。你自己已经承认数学与物理学绝对不是一码事。

4.‘在无穷小的时空范围内,非惯性系与惯性系对于普遍物理规律的描述是完全等价的’。

刚刚说过‘非惯性系与惯性系一般来讲是不同的’,现在又变成了‘是完全等价的’——思想与观念上的混乱,已经达到了‘无以复加’的地步。接下来却又要推广到‘时间’上去。

‘“所有无穷小空间范围内的参考系在任意无穷小时间范围内(即每一时刻)都是等价的”,这句话等价于说:所有无穷小空间范围内的参考系在所有时间都是等价的’——简言之就是任何地方的‘所有时间都是等价的’。

由此不难看出,在你的理论中,所有的‘空间’、‘时间’、‘惯性系和非惯性系’……就‘都是等价的’,进而还得出‘对于普遍物理规律的描述是完全等价的’——文章开篇明义的第一句话,已经被你‘完全证明’是对的。

5. 然而,在作出上述所有‘完全等价’的证明之后,笔者这样总结说:

‘我们把该结论作为本文理论的一个基本原理,称为“广义等价性原理”。按照广义等价性原理的思想,时空的弯曲效应纯粹是相对而言的。由于物质运动的广泛存在,时空的形态也在不断地发生变化。并不存在一个绝对不变的时空测量标准’——按照‘广义等价性原理’,‘时空的弯曲效应纯粹是相对而言的’就根本不能成立;既然是‘广义等价’,就应该是处处相同,又怎么会有‘纯粹是相对而言’呢?作者为了弥补个人的自相矛盾,就把原因归之于‘物质运动的广泛存在’。

也就是说,由于‘物质运动的广泛存在’,作者用这么长篇幅证明的‘完全等价’,已经彻底被摧毁,只留下一句丝毫找不到一点根据的‘并不存在一个绝对不变的时空测量标准’。

综上所述,由于作者不清楚自然科学是集物理学、数学、哲学、逻辑学等于一体的综合性学科,而认为这些学科的具体内容可以相互通用,才导致了如此诸多的自相矛盾;尤其关键的是,自己开篇明义提出的依据,本身就是一个伪命题

从知识结构而言,自己根本就不清楚惯性系、参照系、坐标系是分别属于物理学、哲学、数学的三个专用术语:

惯性系包含着力的作用、匀速直线运动等特殊物理条件的限制。

参照系就必须有具体的背景作为参照,经典运动学以地表为‘静止’的背景,它是建立在伽利略设计好的‘平稳、密闭’的大船中做实验;而爱因斯坦却在这个大船上开了个窗户,要描述大船在随水漂流时,岸上那些瞬息万变的自然风光——运动的背景完全不同也。经典运动学描述地上物体运动的规律,相对论描述地外物体运动的规律,又怎么能够‘完全等价’呢?

坐标系是数学上使用的定量描述的必要条件,量纲中的L、T是用于精确记录广延性(范围大小)、持续性(过程长短)的两个坐标量,都有确定的单位和度量工具,根本就和空间、时间这两个哲学概念没有关系——L不是空间、T不是时间,弄不清这两个符号、一对概念的本质差异,就不要奢谈相对论。这就是我花费整整20年工夫得出的最终结论。

 

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