引力波的证据究竟能证明什么？

李子   李晓露

摘要  本文证明：引力波证据并不能证明广义相对论正确。美国LIGO天文学家用广义相对论推导的“宇宙的时空涟漪”是虚假信息。

关键词   广义相对论  引力波  黎曼几何  狭义相对论

1．       前言

由百度“引力波”可得：据2017年9月27日国外媒体报道，天文学家日前表示他们检测到第四次引力波信号，这是穿越宇宙的时空涟漪。这也是设在美国境内的LIGO设施（激光干涉引力波天文台）第四次检测到此类信号。去年初，该设施在人类历史上首次检测到引力波信号，创造了历史。而现在，这样的探测似乎已经成为常态，但最近的这次探测仍有其特别之处，因为这一回，首次有一个LIGO之外（意大利）的设施同样检测到了这一信号。

这是一个重要的领域，也是对于百年之前爱因斯坦广义相对论进行严格检验的最后一块主要缺失环节，幸运的是到去年2月份为止，这块缺失的环节被弥补上了。在20世纪初，爱因斯坦提出了一项完全颠覆主流物理学理论的崭新思想，第一次将时间与空间进行了统一，称之为“时空”。爱因斯坦提出，物体，包括从行星到人，任何有质量的物体，都会造成其周围时空的扭曲。而当这些有质量物体移动时，它们便会造成时空的扰动，产生时空中的“涟漪”，就像小船驶过平静的湖面产生的道道波纹，这就是所谓的引力波。

如果有引力波涟漪通过，时空将发生扭曲，在引力波传播方向上，隧道的长度将出现极其微小的收缩或拉伸。这样一来，两个方向上的隧道内激光传播的路径长度出现了轻微差异，交会时就会产生干涉条纹（这与迈克耳逊—莫雷实验干涉仪原理类似），科学家们便能检测到引力波的存在。

测量数据显示产生这次引力波信号的两个黑洞质量分别为31倍以及25倍太阳质量，位于距离地球18亿光年之外的宇宙深处。最终，这两个黑洞合并为一个质量为53倍太阳质量的黑洞（这是用广义相对论推导的结果）。

现在，人类已经第四次检测到黑洞合并所产生的引力波事件，天文学界目前渴望了解LIGO设施能否检测到中子星合并，或者中子星与黑洞合并过程中产生的引力波信号。但直到目前为止，LIGO的科学家们仍然保持了沉默。项目组表示他们仍然忙于对收集到的数据进行分析研判：“我们会在适当的时候发表声明。”

2．证据能证明什么？

现在我们以审稿者、侦探或法官的身份对这一事件的真相进行审查，结果会怎么样？

2．1首先我们会审查引力波的证据。该信息的来源是据2017年9月27日国外媒体报道。测量数据来自美国LIGO设施和意大利的设施。假设现在我们在LIGO设施和意大利的设施的现场进行调查，提取了测量数据，已证实科学家们的测量数据是真实的。

2。2引力波的证据能证明什么结论？

根据我们的现场调查，提取的测量数据，可证：宇宙存在引力波。

2．3该证据还能证明什么结论？

根据逻辑学，广义相对论与引力波存在以下逻辑关系：

如果广义相对论正确（p），则宇宙星球碰撞会产生引力波（q）。

现在事实上发现了引力波证据，能否得出广义相对论正确呢？

由审稿者、侦探或法官来判断，引力波的证据并不能证明广义相对论正确。审判的理由如下：

（1）根据逻辑学，由（p→q）真，且q真，以此认定p真。这个逻辑论证是无效的论证。

在刑事案件中，如果张三杀死了李四（p），则李四已死亡（q）。但侦探或法官并不能根据“李四已死亡（q）”的证据，而判定是张三杀死了李四。

同理，引力波的证据根本不能证明广义相对论正确。

由引力波的证据判定广义相对论正确，不合逻辑。

（2）“测量数据显示产生这次引力波信号的两个黑洞质量分别为31倍以及25倍太阳质量，位于距离地球18亿光年之外的宇宙深处。最终，这两个黑洞合并为一个质量为53倍太阳质量的黑洞”，这是用广义相对论推导的多个答案中，其中的一个答案。

如果广义相对论正确，我们还可推导出自相矛盾、自我否定的答案如下^{[1] [2]}：

如果广义相对论正确，则根据广义相对论，宇宙时空是四维弯曲的非欧黎曼时空。在宇宙空间任意两个星球的距离，只能是黎曼几何直线(测地线) 距离。现取单位长为1光年，黎曼几何数轴（距离）上的数1，2，3，…是单位长的整倍数，符合代数（数论）的定理。在黎曼几何“直线”X数轴上有：1＋1=2，1＋1＋1=3，…。n个1相加，其长度x=1×n。等于n。

两个质量分别为31倍以及25倍太阳质量、距离地球x=18亿光年的黑洞，该距离x是黎曼几何（直线距离）数轴上的数，即18亿个单位长之和。即x=1光年×18亿，符合代数加法和乘法定理。

然而，当n趋向无穷大，即n→∝时，计算X数轴的长度x，在代数有极限定理 ：lim x=∝。而黎曼几何有公设：直线（X数轴）可以无限延长，但总的长度是有限的。由此可得：lim x≠∝。二者互相矛盾。

如果代数加法、乘法定理和极限定理 ：当n趋向无穷大，即n→∝时，lim x=∝正确，则黎曼几何公设：“直线（X数轴）可以无限延长，但总的长度是有限的。”（即lim x≠∝）必然是错误的，则黎曼几何是错误的，则在黎曼几何基础上推导的引力场方程是错误的。广义相对论则必然是错误的。

如果代数不正确，则广义相对论的引力场方程（代数方程）不可能正确，广义相对论也必然是错误的。

由此可得：美国LIGO天文学家用广义相对论推导的“宇宙的时空涟漪”是错误理论推导的虚假信息。

（3）美方LIGO科研人员所言的18亿年前两个黑洞A、B碰撞产生了引力波。根据美国科研人员(LIGO)实践中证实的引力波的存在和激光干涉仪原理，因引力波使干涉仪的一个臂变长或变短，则引力波必有能量E。则引力波与光波相同，光波中有光子，引力波则有引力子。^[3] 根据狭义相对论的质能公式(8)推出引力子的运动质量为：m=E/c^2。

爱因斯坦说引力波速度为c。根据广义相对论和狭义相对论的基本假设都可得：所有的物理定律在任何参考系中都取相同的形式。由此可得：广义相对论和狭义相对论的原理适用引力子坐标系。

    根据狭义相对论的相对质量公式（6）可得：两个黑洞A、B相对它们产生的引力波中的引力子质量为无穷大。

a．根据广义相对论的黑洞理论，黑洞A、B质量无穷大而几何体积有限，其密度为无穷大。则其几何空间的弯曲曲率则为无穷大。黑洞本身证明了黑洞里的光不能穿越弯曲封闭的空间到达地球，而黑洞A、B碰撞产生的引力子同光子一样，也不可能穿越弯曲封闭的空间到达地球。

b．根据狭义相对论的相对运动时间“变慢”公式（5。1）可得：时间是相对的。美方LIGO科研人员所言的18亿年前两个黑洞A、B碰撞产生了引力波，该时间是哪个坐标系时间？

如果18亿年前两个黑洞A、B碰撞是地球k坐标系时间，在地球k坐标系经过△t =18亿年，根据狭义相对论的相对运动时间“变慢”公式（5。1）可得：在引力子k′坐标系原点时间变化慢△t′=0，根据运动学，两个黑洞A、B与引力子的距离x′为：x′=c×△t′=0，即K′坐标系原点与K坐标系原点无任何位移，因此，在地球K坐标系18亿年后，引力子始终在两个坐标系（K、K′）的原点，不可能到达距离18亿光年的地球。

由a、b两点理由可得：美国LIGO天文学家用广义相对论推导的“宇宙的时空涟漪”是不可能发生的事件，是虚假信息。

如果狭义相对论和广义相对论都是错误的，则美国LIGO天文学家用广义相对论推导的“宇宙的时空涟漪”也必然是错误的。

3．引力场与引力波是否存在？^[3]

引力场与引力波是可能存在的。我们用电场进行类比，库仑定律和万有引力是相似的，以此类推可以得到新的引力场方程：

L=G×M÷（R^2）        （3.1）

其中L是引力场的值。

G 是引力常数G =6.67×10^-11N·m^2/kg^2，M是所在星球的质量，R是所在点与该星球质量重心的距离，方向指向质量重心。

万有引力定律：

F= L×m                （3.2）

星球质量重心不一定是星球中心。质量均匀分布时，二者在同一点；质量非均匀分布时，二者不在同一点，具体计算需要用积分来解。

引力波应该与电磁波类似。在雷达发射机高频振荡器，电子在振荡器以高频率f振荡，产生频率为f的电磁波，因电子有质量m，当然也会同时产生频率为f的引力波。如果改变雷达发射机耦合器和传输引力波的“波导”（同轴电缆），则可能探测到高频率的引力波。

4． 结束语

综上所证，LIGO设施和意大利的设施的测量数据，最多能证明：宇宙存在引力波。并不能证明广义相对论正确.

其用广义相对论推导的“两个黑洞质量分别为31倍以及25倍太阳质量，位于距离地球18亿光年之外的宇宙深处。最终，这两个黑洞合并为一个质量为53倍太阳质量的黑洞”因其不自洽而属虚假信息。

参考文献

[1] 欧几里得与相对论（2），李子、李晓露

[2] 微积分与相对论的危机，李子、李晓露

    [3] 引力波彻底推翻了相对论，李子 李晓露