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引论Ⅰ

【相对论的绝对性原理】

设惯性系对真空基态的运动速度为V,考察惯性系中静止的正负电子对在惯性系运动的正反方向湮灭成一对频率为v 0 的光子,正负电子对向真空基态(宇宙的最低能态)释放的总能量为E,f 1 和f 2 为正负电子对向真空基态辐射光子的频率,γ为洛伦兹因子。

设正负电子在惯性系中释放能量为E’

E '= 2 hv 0

设惯性系中对正负电子对质能转化的测量偏差为△ E

E = E E '

=2 h v 0 ( γ −1)

综上所述,粒子的静质量在一切惯性系中都具有相同的测量值,与此同时,惯性系中对粒子的质能总是测不准的,这就是所谓的“相对论的绝对性原理”。如果把△ E视为惯性系运动的能态,那么,惯性系的总能量则等于其静质量的能量当量加上其能态。能态反映的是运动物体(下文简称“动体”)与负能态引力场空间的作用量:动体的绝对运动速度越大,其与相同的负能态引力场空间的作用量越大,则其能态越高;等效的,动体所处的引力场空间的密度越大,同一速度的动体的能态越高。

相对论的绝对性原理是相对性原理的物理基础,它决定了“狭义相对性原理”和“基本粒子的静质量在一切惯性系中都具有相同的数值”,同时也明确地指出了狭义相对论中质能方程的局限性,厘清了狭义相对论与早期的基于以太的洛伦兹变换之间的物理学关系,解决了人们对狭义相对论的困惑。惯性系取代绝对空间建立在测量的局限性基础之上,这一局限性使得人类早期的测量与研究成为可能,可以说没有测量的局限性就没有人类的科学文明。狭义相对论建立在平直的闵氏空间基础上而不是任意惯性系,地球作为弱引力场源可近似为平直的闵氏空间的一隅。狭义相对论是人类测量局限性的产物,建立在惯性系基础上的狭义相对论在研究相互作用的力学效果时仍然是有效的。

狭义相对论是力学的相对论而不是运动学的相对论,但力学不是运动学的全部。基于闵可夫斯基空间构建的狭义相对论,避免了不同参照系互看变慢的尴尬。闵可夫斯基空间所对应的物理空间是洛伦兹以太或爱因斯坦晚年所认知的远离引力源的引力场空间,这一物理空间在量子力学中被视为真空基态并成为量子场论的背景空间。量子场论之所以可以建立在闵可夫斯基空间基础之上,也是由于相对论的绝对性原理所限定的测量局限性。由于基本粒子的静质量在一切惯性系中都具有相同的数值,真空基态作为特殊的参考系也不例外。因此,一切的惯性系在测量意义上都可以自视为真空基态,从而每个观察者都倾向于以自己的坐标系为基准认定其他惯性系的坐标系发生了旋转,这就是相对论的由来。

相对论是物理学家与上帝做的浮士德式的交易,盲目地追求实验有效性的代价必将使人类丧失进一步认知自然的能力。相对论的绝对性原理在支持狭义相对论的同时明确地指出了惯性系中能量测量的局限性,惯性系对真空基态的速度就是惯性系中人类有色眼镜的墨度,其速度越高则人类在惯性系中测定的能量数据越失真。本原理解决了相对论因选择不同的观察者所导致的体系能量不守恒的悖论,这一悖论曾被主流学界以能量是相对的观点敷衍了事,而能量的相对论必然是以其绝对存在为前提的。本原理还解决了物理学家对电子静质量不变的困惑,当这一困惑和量子力学的多宇宙论结合时,约翰·惠乐提出了单电子宇宙假说。

狭义相对论是基于理想化的平直空间中光速不变的信念确立的。这里有个技术性的问题须要解决:“在狭义相对论理想化的平直空间中光速不变是确定的,于是在运动的惯性系中物理学家只能通过规定距离与时间的比值不变以迎合光速不变。但是,在现实弯曲的引力场空间中,广义相对论的尺缩钟慢也可以等效转化为以时间不变为基准,以距离和光速均可变来建立等效化的引力理论。”在涉及较强引力场源的天文测距中,以时间不变和光速可变进行测距更符合人类的思维习惯。那么,关键的问题来了,是狭义相对论决定广义相对论还是广义相对论决定狭义相对论呢?考虑到爱因斯坦晚年所提出的“引力场可叫做空间”的论断,在这个问题上,主流学界似乎犯了本末倒置的错误。因此,我们需要将思维方式从“物质如何弯曲平坦的时空”转变为“物质的引力场所构成的空间是如何平坦的”。

相对论的绝对性原理表明“相对论如同量子力学一样存在着测量局限性,并且是对这种局限进行科学化的物理学理论”,我们引以为傲的两大基础物理学却是关于人类自身测量局限性的学问。为此,物理学的未来须要基于测量并超越测量,拘泥于局域测量结果而容忍混乱不应该继续成为物理学研究的范式与常态。超越测量须要运用“综合的逻辑判断”对局域测量结果进行系统性的梳理与整合,进而发现可能存在的逻辑缺陷与解决途径。唯实验论的物理学研究正面临暗物质与暗能量的双重挑战,物理学研究范式的变革是推动人类认识论深入发展的必由之路,这一变革可促使人们超越自身的认识局限和测量局限并从直觉现实走向抽象现实。

【广义等效原理】

爱因斯坦在广义相对论中假定惯性质量与引力质量等效,由此将相对性原理推广到任意参照系,从而解释了引力现象。等效原理是指“重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的”,然而,爱因斯坦对等效原理以及相对性原理思想本源的研究还不够深入。根据广义相对论空间已经被赋予了物质属性,此外,无论量子场论还是引力波都支持空间的物质属性。为此,当我们考察动体在空间中的加速运动时,动体相对空间的加速运动和空间相对动体的加速运动,从相互作用的力学效果看,是完全等效的。于是,等效原理可用三段式逻辑深度拓展为“引力等效于加速运动,加速运动等效于动体运动方向空间流密度的增加,引力等效于外向流动的空间流密度的增加;因此,引力场化的空间具有负能态的流密度”,这就是广义等效原理和动态场论的逻辑基础。

广义等效原理证明“负能态的引力场空间的发散(膨胀)是引力作用的基本方式”,从而否定了宇宙大爆炸理论并推翻了宇宙学标准模型的根基。在空间物质化的基础上,我们可以直接由广义相对论的基本公设推理出物质复空间理论的核心公设。物质复空间理论是基于复合粒子构建的动态复合场论,这一动态复合场论比广义相对论的静态场论有着更为丰富的物理学内涵,可不加假设地解决暗物质与暗能量问题,也可以进一步完善狄拉克的负能态电子海的真空观。

等效原理的演化历程:

1.弱等效原理(伽利略等效原理):物体的惯性质量与引力质量之比是与物质的物理性质无关的常数;

2.等效原理(爱因斯坦等效原理):引力场和参考系统的相应加速度完全物理等价;在引力场的任何位置都可以找到一个局部惯性系,其中的一切物理定律都与没有引力场时相同;

3.强等效原理:引力定律与位置与速度无关(不完全正确);

4.广义等效原理:引力场空间是外向发散的负能态。

爱因斯坦等效原理和由此建立的时空弯曲理论有着深远的意义,等效原理打开了时空研究的潘多拉魔盒,对人类宇宙观的深入发展起到承上启下的作用。然而,现代物理学对广义相对论的验证更多地停留在初级阶段,宇宙空间的加速膨胀也超越了广义相对论的有效范畴,引发了整个物理学界对宇宙物质构成的错误解读并建立了错误的宇宙学标准模型,将人类的认识论推及至大伪阶段。广义相对论中物质弯曲空间的静态场论不能产生引力场空间的交换和引力场空间的涡旋,因而不能不加假设地解释暗物质现象和暗能量现象,导致了依赖多重假设的宇宙大爆炸理论出现。由几个物理学表象和一大堆缺乏现实基础的无关假设堆砌起来的宇宙大爆炸理论更像是近现代物理学历史累积矛盾的总爆发,所谓的宇宙学危机实则是整个物理学乃至人类认识论的危机。

【引力场空间化】

爱因斯坦晚年试图完善相对论并在其著作《狭义与广义相对论浅说》中认为:

1.依据广义相对论,空间已经被赋予了物质性质;因此,在这种意义上说,存在着一种以太。

2.既然依照我们今天的见解,物质的基本粒子按其本质来说,不过是电磁场的凝聚,而绝非别的什么东西,那么我们今天的世界图像就得承认有两种概念上彼此完全独立的(尽管在因果关系上是相互联系的)实在,即引力场和电磁场,或者——人们还可以把它们叫做空间和物质。

因此,空间物质化与真空光速不变之间的矛盾是相对论的基本矛盾,而量子场论和广义相对论的统一则必然是物质与空间的统一。

那么,爱因斯坦的引力场空间化的观念为什么没能形成后世物理学界的普遍共识呢?这主要是因为引力场的空间化须要构建一套超现实的逻辑框架,过去其逻辑基础和数学模型都没有建立起来,甚至迄今物理学家还不知道如何定义局域引力场的能量。尽管如此,引力场具有负能量(实为负能态)的观点还是被越来越多的物理学家所认同,史蒂芬·霍金就曾认为物质能量和引力能量的总和为零,但他似乎还没清晰地认识到空间是引力场的叠加态并将空间笼统地归结为量子场。

近几十年来,一些物理学家尝试用规范场论代替爱因斯坦的引力场空间化,此时的空间是各种场态的集合而引力场则被视为其中一种规范场。现代物理学中,遍布宇宙的均匀的希格斯标量场被认为是引力场的基础并赋予与之作用的基本粒子质量。引力场可看作一种规范场但仍然不是严格意义上的规范场,引力量子化的目标就是通过构建和发现引力子进而将引力场完全纳入规范场论。规范场研究实质上追求的是物理学理论在数学形式上的统一。物理学家在规范场和引力量子化的研究过程中,没能深刻地认识到引力场是其他规范场的物质基础并把引力场视为平凡场,还本末倒置地把希格斯场视为引力场的基础(即希格斯场为与之作用的费米子赋予质量)。所谓的希格斯场更应该是引力场的标量叠加。引力场、以太和希格斯场是同一存在(空间)的不同功用,由于缺乏有效的哲学框架统合这些零散的概念,才导致现代物理学研究困难重重。

空间物质化与真空磁导率和介电常数不变在逻辑上不可能同时成立,为此,人们要打破光速不变的禁忌与枷锁以及物理学研究的短视行为,探究是什么原因造就了过去人们所认知的光速不变。光速具有广域绝对可变与局域相对不变的双重属性。物质是电磁场的凝聚,因而电磁作用的不平衡导致物体所表象的运动(事实),当我们反过来以物体运动的速度来标定光速时(认知),则会得出光速不变的论断(结论)。因此,人们局域测量到的光速不变是物体的运动速度与光速相互标定(协变)所导致的结果。套用海森堡评价波函数的话来评价光速不变——光速不变是一种事实(光波任意时刻都是依存于空间的次波源)和人们对事实认知(光速测量)的混合物。宇宙中巨量物质的引力场的叠加态使得背景空间较为平坦,导致地表光速与深空光速差异不大,从而加剧了人们光速不变的信念。

曾经推动物理学进步的相对论已经开始阻碍人们对自然更深层次的认知,因而明确相对论的适用范围尤为重要。为此,人们须要打破僵化的科学观念和由此造成的科学主义。对物体运动速度的相对测量,不应该否定运动的绝对性且运动的绝对性不以存在绝对静止的空间为前提,这是因为负能态的引力场空间本身也处在特殊的运动之中。物理学的发展充分印证了辩证唯物主义的“没有不运动的物质,也没有无物质的运动”的哲学观念。

质量的由来和引力的机制仍旧困扰着物理学家,所谓的希格斯机制对暗物质和暗能量问题也是无能为力的。依据质能方程,人们习惯地把质量与能量混为一谈,主流物理学界忽视了引力场空间的物质属性和负能态属性,建立在单一正能量演化基础上的宇宙学难以自圆其说并严重误导着人们的心智。由于系统性辩证思维的缺失,物理学家不仅把物质与能量混为一谈,而且还想当然地把空间的运动与物质的运动混为一谈,由此导致了宇宙大爆炸理论的诞生并主宰宇宙学研究数十年。根据物质复空间理论,物质的惯性质量是负能态的引力场空间凝聚的电磁场能,物质的引力质量是以空间的方式存在的负能态,引力场空间的超循环是引力作用的基本方式,引力作用是通过交换引力场空间的方式实现的。对负能态引力场空间的物理属性与物质结构以及运动规律的深入研究,有望对现代物理学拨乱反正。

现代物理学研究总体上处于碎片化的状态,奉行浅层次哲学思辨和深度数学推演的研究范式,这种研究范式使得现代宇宙学建立在极为脆弱的基础之上。詹姆斯·韦伯望远镜的新发现,使得众多物理学家耗时大半个世纪构建和编织起来的宇宙学标准模型难以为继;还可以预测是,哲学上草率的超弦单子论和暗物质探测也将步宇宙大爆炸理论的后尘。这是科学研究的失败也是科学纠错能力的胜利,但是,如果后人哀之而不鉴之这种宏大工程的烂尾还将反复出现。理论物理学研究须要避免哲学上的急功近利,深度的哲学思辨取代简单的突发奇想才能使理论物理学研究建立在较为坚实的逻辑基础之上。对现代物理学拨乱反正的道路是曲折和漫长的,尤其在科学精神被科学主义挟持的当下,物理学乱局的全面破解需要新思想的介入以推动其研究范式的转变。 448J4qDMEQHgkFe/QQMlY8DPvif/D0lIRv1VJ8WFiYL0b4rq9m2OcoZtnXZ/oGtT

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