广义相对论看来也问题重重

戴榕菁

几个月前我开始论证狭义相对论的错误时一再声明广义相对论的合理性应该不会受到我们淘汰狭义相对论的影响，这背后主要有这样两个原因：1）与狭义相对论的动钟变慢和动尺变短的想象不同，作为广义相对论的出发点的爱因斯坦等效原理在逻辑上还说得过去；2）基于等效原理的一个间接假说，引力会造成光线弯曲的假说，被一再报导得到了宇宙学观测的验证。

但是，当我把狭义相对论的战场基本清理完毕来检视广义相对论会因淘汰狭义相对论而受到什么样的影响的时候，我越来越发现，淘汰狭义相对论对于广义相对论的冲击，远超出当初以为的程度，甚至隐隐间感到会出现颠覆性的冲击。

首先，作为广义相对论场方程的基本元素的所谓的度量张量（Metric Tensor）是建立在狭义相对论建立起的时空可以互换的基础上的，而且尽管爱因斯坦声称在引力场中光速可以是位置变量，其实，在广义相对论中光速必须象在狭义相对论中那样是一个绝对常量，因为为了建立度量张量，就必须要求ds为不变量，这是张量的基本特性，而如我在《找到他们修改爱因斯坦广相假设的原因了》一文中指出的那样，为了让ds为不变量，就要求光速必须为常量。

这里要特别说明一点，作为广义相对论的基础的度量张量所涉及的光速常量是在抽象真空中的光速，而过去几个月里我所推翻的作为狭义相对论的第二假设的光速常量指的是对于所有观察者来说的光速，因此我在那里的结论并不影响作为广义相对论的基础元素的真空光速常量。

但是，推翻狭义相对论仍然会从两个方面来对那个度量张量产生影响：1） 为了要使ds是不变量仅有光速为常量这一条是不够的，还需要有洛伦兹变换，因为在局部的切平面（tangent plane）里，ds蜕化为闵可夫斯基的时空距离，它只有在洛伦兹变换下才是不变量（这里先排除牛顿经典力学）。而推翻狭义相对论的一个最主要的后果就是彻底否认洛伦兹变换的物理真实性；2）推翻狭义相对论的另一个重要的意义是宣布时间与空间是相互独立的，这也直接否定了爱因斯坦的四维时空张量的意义。

因此，推翻狭义相对论可以说直接撼动了爱因斯坦广义相对论场方程的根基。

而爱因斯坦用来论证引力对于时间的影响的是另一个思想实验，即旋转盘上的时空的弯曲。但是，在那个实验里他需要借助狭义相对论的洛伦兹变换。因此，对于狭义相对论的洛伦兹变换的否定就直接推翻了爱因斯坦用来论证引力场对于时间的影响的逻辑基础。

其实，即便是没有推翻洛伦兹变换的真实性，爱因斯坦的那个思想实验的逻辑也是有问题的。因为他在实验中只考虑了沿着圆周切线方向运动对于时间的影响而没有考虑以匀速沿着圆盘径向运动或竖直方向运动的影响。问题在于，我们只有一个时间维却有三个空间维度，因此他的那个旋转圆盘的思想实验根本无法作为证明加速运动（对于爱因斯坦来说加速运动等同于引力场）对于时间的影响的依据！

再者，至今为止在世界范围的媒体中被以一种洗脑式的宣传反复声称的“爱因斯坦又对了”的所谓实验验证中唯一站得住脚的就是光线在引力场中的弯曲和引力透镜现象，以及对于一些星体运动方程的修正。而地球上所做的所谓的引力影响时间的实验验证不但疑点极大而且即便没有人为的不实操做，其结果最多表明引力对相关的物理过程产生影响而不是什么引力影响时间的证据。

有关所谓的引力影响时间的实验报告比较启人疑窦的是不但对精度要求极高（十的负十几次方以上的精度）使得一般人无法重复而且报告的方式也很奇怪，虽声称可以测出一米高度差和一毫米高度差引起的时间变化，而且听上去简单到只要移动探头高度就行，却不能如一般其它实验那样画出时间随高度变化的曲线，而只是报道有两个点的时间可以进行对比【[1],[2]】。这就使得我虽然没有证据来怀疑他们的实验的真实性，却也无法接受他们的实验的可靠性，尽管他们挂了一个世界上精度最高的NIST的大牌子。我向来只认真理不认人。

结论：

1） 尽管我不能象推翻狭义相对论那样地宣布推翻了广义相对论，我可以说广义相对论的场方程的推导基础有着严重的逻辑缺陷。

2）如果说光线的引力弯曲和引力透镜现象可以表明时空发生了弯曲，那么表明的也只是没有涉及时间的空间弯曲，这一方面因为由狭义相对论推出的时空互换本身是错的，更主要的是爱因斯坦论证引力对时间的影响的逻辑存在严重缺陷，至于所谓的验证引力影响时间的实验报道不但其可信度有问题，而且即便数据真实，如Jefimenko多年前在对类似问题的研究中指出的那样，也只能说明引力对相关物理过程有影响而不是什么引力对时间产生影响。

 

 

 

---

[[1]] C. W. Chou, et al (2010). “Optical Clocks and Relativity”. 24 SEPTEMBER 2010 VOL 329 SCIENCE. Retrieved from: http://webs.ftmc.uam.es/juancarlos.cuevas/Teaching/Chou-Hume-Rosenband-Wineland-Science2010.pdf

[[2]] Redmond K. (2022). A new clock shows how gravity warps time — even over tiny distances. Retrived from: https://www.snexplores.org/article/a-new-clock-shows-how-gravity-warps-time-even-over-tiny-distances

[慕容青草]

对于不熟悉爱因斯坦用旋转圆盘论证加速度对时间的影响的读者，这里做一介绍：
在一匀速旋转的圆盘上，每一点的切向速度随到圆心的距离而变化。。。因此，爱因斯坦根据洛伦兹的动钟变慢得出结论，每一点的时间是不同的。。。
但随着推翻狭义相对论，我们知道洛伦兹变换并不具有真实的物理意义。

[慕容青草]

考虑到有非理工背景的读者，这里就相关问题中比较容易搞混的概念澄清一下：

所谓的不变量invariant指的不是该物理量自身不随时间空间变化，而是指它不因坐标变换而改变。
而所谓的常量constant对应的不是上述的不变量，而是随时间或空间而改变的变量variable。

所谓的张量指的是对应真实的物理（包括几何）量的多维矩阵，而且一定要是不变量(invariant)。比如应力不会随着坐标变换而改变。在经典牛顿力学中空间距离也是不会随坐标变换而改变，但是到了相对论力学后，因为有所谓的动钟变慢和动尺变短，空间距离就不再是不变量，而那个四维的距离成为了在洛伦兹变换下的不变量。

因此，爱因斯坦所要求的ds为绝对不变量是作为他的广义相对论场方程的基本元素的度量张量的前提条件。如果ds不是不变量，那么用来计算距离的度量矩阵就不再是张量。。。。。。