梅晓春：现代中国科学战争个人简史（摘要）

----我与相对论搏斗四十年

梅晓春

我是在文革上山下乡期间，在乡村夜幕的煤油灯下看到"相对论"这三个字的。

当时在读马克思和恩格斯的选集，查阅苏联哲学家尤金编的一本哲学词典时，看到了"相对论"这个词条，就立即被深深地吸引住了。

我完全没有想到世界上还有这样奇妙的理论，光的速度是不变的，而时间和空间却是会变化的。还有引力场使空间使弯曲，而人类却像在弥勒佛大肚皮上爬行的臭虫，对此一无所知。这个理论把人类的想象力发展到了极至，真是妙不可言, 言不可及。

当时我才十几岁，对爱因斯坦的崇拜之情油然而生。于是找来一堆教科书，花了几年时间，猛补中学阶段的数理化，又生吞活剥地读完大学物理系初年级的数学物理课程。我进入福州大学时，已是文革后期。《物理》杂志开展相对论问题的讨论。

这类文章我每期必读。读后，相对论中原来还存在如此多的逻辑悖论。

我曾试图当个相对论的捍卫者，费尽心思，却一无所获。只好叛出教门。

读者诸君千万不要以为我天生反骨，本人早年对爱因斯坦实在粉丝的很。

爱因斯坦提出狭义相对论时仅二十六岁，由于时代和条件的局限，许多因素未能考虑，其理论有欠缺并不奇怪。奇怪的是爱因斯坦身后不到六十年，竟被祭到圣坛捧为神灵。一个世纪后，人类的实验技术和眼界大有长进，对其理论进行修改已势在必行。某些相对论专家岂能声称相对论是绝对真理，不容讨论，不容修改。对于持这种立场的人，希望不要过于偏执，读完此看还能言之凿凿否？

当时《物理》杂志，讨论相对论质能关系，于是就产生了我的第一篇相对论论文，今天看来也是正确无比，我竟能修改相对论公式！

质能关系问题至今网上还在争论，而我的这篇论文躺在抽屉里已经三十多年。哪个朋友有兴趣，谁要送给谁。它给我的教训是，相对论的毛病，你尽可以对天说，对地说，但不可以对物理杂志说。

我对爱因斯坦理论产生厌恶感的，是黑洞问题。花了大量的时间和精力，才啃下前苏联人写的那本著名的《黎曼几何与张量分析》。以为进入广义相对论，会看到一片碧海晴天，雄关万里。结果却发现到处是深不见底的丑陋黑洞，到处是时空错位和无穷扭曲。许多数学上貌似有理，物理上莫名奇妙的东西。

我至今一直无法理解，为什么那么多物理学家会对奇异性黑洞感兴趣。难道他们没有读过物理学史，不知道无穷大意味着理论本身出问题，在无穷大的地方一切数学物理的计算都是没有意义的吗？

为了证明黑洞理论是虚幻的，我严格按爱因斯坦引力场方程，通过对克尔-纽曼解的变换，计算了一个细圆环和两个球体叠加在一起的引力场。结果发现不论的质量是多少，在细圆环中心和两个球体的接触点都会出现空间奇异性。也就是说按广义相对论，你的钥匙圈和你太太戒指环的中心有个黑洞。

当你把两个健身球捏在手中时，你就捏住了一个黑洞！真是要多荒唐有多荒唐。我把这文章给搞引力的人看，个个目瞪口呆。

问他还信不信爱因斯坦，回答说，大家都信他，也只得信。

还有更让人受不了的是，时空坐标的随意变换，美其名曰为运动方程的协变性。在一个参考系中搞不定的问题，就到另一个参考系中去搞。就像上街买鞋子，合适你就穿走，不合适你就脱掉。阿拉伯罩衫和比基尼短裤随意乱套，人头马和二锅头混着喝。你说人是猴子变的，回答正确！你说猴子是人变得，回答同样正确！

科学的确定性和唯一性荡然无存。我的天哪，这就是爱因斯坦的引力世界？这就是作为现代物理学基础之一的广义相对论？我相信一定是爱因斯坦引力理论在什么地方出了问题，便对其基础进行了彻底的检查。

最后的结论是，引力的几何化描述，是不可能的。众所周知，广义相对论采用弯曲时空来描述引力场，在这个理论中已经没有引力，只有时空弯曲。

在任何合格的广义相对论教科书中，一开始都要讨论弯曲时空的测量问题。而且都信誓旦旦地说，弯曲时空中必须采用标准尺和标准中来测量。但谁都知道，弯曲时空的中只有坐标尺和坐标钟，没有标准尺和标准钟。因此在进行具体计算时，就需要将用坐标尺和坐标钟的度量结果，转化成用标准尺和标准钟的度量结果。然而奇怪的是从爱因斯坦开始，谁都没有这样做。在计算弯曲时空具体引力问题时，从来都是直接用坐标尺和坐标中进行计算，然后就将计算结果与地球仅平直时空中的观察直接进行对照，并声称广义相对论得到实验证实。

于是我就用标准尺和标准钟，对现有被认为证实广义相对论的几个实验进行重新计算。结果是太阳引力场中雷达波延迟的理论值，仅是实际观测值的53%；水星近日点进动角的理论值，是实际观测值的4.8倍，而且符号相反。

也就是说广义相对论的计算结果与观察不符，爱因斯坦引力理论实际上并没有得到实验验证！再回过头来考察广义相对论的基本假设，等价原理的合法性时，我居然发现了一个令人哭笑不得的悖论。

按等价原理，一个物体静止在引力场中时要变形（空间弯曲）。如何才能使一个物体静止在引力场中呢？这需要另一个反作用力与引力平衡，二者相互抵消，合力为零，物体才能静止。用广义相对论的语言，引力使时空弯曲，需要有另外一个力使时空产生反向弯曲，物体才能在局部平直时空中静止。

物体静止在地球表面时，反作用力就是物体与地球表面物质之间的电磁力，地球引力与电磁力互相抵消。但如果物体合力不为零，就要产生加速运动。

不受力处于自由状态，空间如何弯曲？同样静止在非惯性参考系中的物体也需要有一个力来与惯性力平衡。在非惯性参考系上观察，物体所受合力也为零。比如静止在转动圆盘上的物体与盘面之间的摩擦力与惯性力平衡，而摩擦力的本质也是电磁力。因此对于时空弯曲，我们至多只能说，由于运动速度的绝对性，非惯性运动参考系上的时空是弯曲的，但这与引力没有直接的关系。

一个物体静止在引力场中不可能时空弯曲，就像一个带电体静止在电磁场中不可能时空弯曲一样。然而爱因斯坦居然没有搞清楚这个基本概念，他的引力理论最初的出发点就是错的。其后全世界的物理学家都跟着错，导致一代一代的谬种流传。

爱因斯坦引力场方程唯一有价值的东西是球对称施瓦西解，除此之外并没有给出其他真正具有价值的东西。实际上如我证明，只要将施瓦西解转换成平直时空的引力公式，得到牛顿引力的修正公式，就能同样解释物体太阳弱引力场中的运动。

完全没有必要对引力采用弯曲时空几何化的描述，却可以彻底摆脱时空奇异性和参考系任意变换带来的不确定性。引力理论必须回到动力学描述的传统上来，这样才能真正消除爱因斯坦引力理论与量子力学描述方式之间存在的巨大鸿沟。只有在这样基础上，物理学四种相互作用的统一才是可能的。

上世纪九十年代中，我有幸在北大物理系旁听了俞允强教授的《宇宙学》课程。

由于受文革极左思潮的影响，我以前一直以为宇宙学是一门伪科学。直到完整地听完这门课，才知道已经可以将宇宙学当作一门科学来研究了。尤其是宇宙学中基本粒子只有三代的证明，给我极其深刻的印象。

宇宙学居然可以为粒子物理学指点迷津，真是匪夷所思。还有就是宇宙微波背景辐射给出的曲线与普朗克黑体辐射曲线的符合程度，简直让我胆战心惊。更妙的是从微波背景辐射的对称性分析，宇宙学家已经找到绝对静止参考系。这与狭义相对论完全不符，搞相对论的人实际上都心知肚明。经历了百年大混战，至今硝烟不散。

原因在于狭义相对论的数学非常简单，具有初中水平就能看懂。但它的物理含义极其晦涩，让人难以琢磨。卷入其中后我发现，正反双方常常对狭义相对论都有误解。

反对相对论的大多是民间人士，有些人看问题非常深刻，战斗力很强。

但也有些人数学物理学知识有限，常在很简单的问题上出错。我曾在网上与一个人讨论，他试图证明洛伦兹变换的数学推导是错的，我试图让他明白洛伦兹变换的数学没有问题，他的所谓证明是错的。然而尽管我费尽口舌，就是无法说服他，反而被他认为是维护相对论的顽固分子。维护相对论的一般都是主流物理学界的人。

我曾与一位物理学博士讨论时空佯谬问题，他坚持认为，由于光速不变，在静止参考系中观察光的波前是一个球面，在运动参考系中观察光的波前就变成一个椭球面。我告诉他这不是相对论，按相对论在静止参考系中观察，光的波前是一个球面；在运动参考系中观察，光的波前仍然是一个球面。但他就是听不进去，论文居然还能发表！这种现象具有普遍性，许多相对论专家实际上也都这样干。

还有更著名的双生子佯谬，许多相对论专家认为问题已经解决。但他们的所谓解决方案也存在类似的低级错误，根本不足为凭。然而即使你指出他们的错误，从来都没有人会认错。在这场混战中，相对论专家的不认错程度与反相对论草民的不认错程度是一样的。这种现象真是非常有趣，它仅在相对论中独有。

我希望能另辟它径，于是把目光转到电磁场理论和狭义相对论的动力学方程，看看那里是否存在破绽，结果很有斩获。经典电磁场理论历来被认为是狭义相对论有效性最成功的范例，电磁场运动方程的洛伦兹不变性，被认为对物理学具有最基本的意义。然而一个非常简单的事实是，单个带电粒子产生的推迟电磁场，不满足宏观电磁场运动方程，因而也就不可能满足相对性原理。

此外宏观电磁场相对论变换，会导致电磁场运动方程解的唯一性破坏，以及其他非常不合理的结果，使得经典宏观电磁理论也不可能存在相对性。

狭义相对论运动学的相对性问题乱成一团，但其动力学方程的相对性却从来没有人怀疑过。然而我稍作考察就发现，狭义相对论中所谓四维力的洛伦兹变换实际上只是四维加速度的变换，不是真正的力的变换。按照四维力正确的洛伦兹变换，狭义相对论动力学方程在洛伦兹变换下不可能保持不变。运动速度的相对性也会导致运动方程及其解的唯一性被破坏，运动相对性原理与光速不变原理实际上是不相容的。

经过长期思考，我对狭义相对论的改造方案是，放弃相对性原理，保持光速不变原理。考虑到只有通过加速过程，才能使两个原先静止在一起的参考系达到相对运动状态，引入不等价惯性参考系概念，将时空理论建立在动力学的基础上。

由此得到一个没有任何逻辑矛盾、很合理的，度量尺度可变的绝对时空理论，简称第三时空理论。它与宇宙膨胀论的要求相一致，可以为现代宇宙学提供坚实物理基础。这种理论是对牛顿时空理论和爱因斯坦时空理论进行调和的产物，可以说是中国人的中庸之道应用于物理学时空理论的结果。

然而宇宙对于从一个奇点的爆炸而生的观念，我一直是从心理上拒绝的。

这不是数学物理版的上帝创世说吗？西方人的原始世界观中有这种极端的东西，东方人的世界观讲究生生不息，无穷轮回，没有这种一次性生成的概念。

此外还有宇宙常数带来的困扰，其中又有莫名其妙的无穷大。但事情还没完。

1998年美国人和欧洲人宣布，宇宙加速膨胀和存在暗能量，这不是旧以太理论复活了吗？爱因斯坦当年提出相对论，就是为了将以太扫地出门。爱因斯坦的后代子孙竟如此没出息，一百年后又把被祖宗驱逐出境的亡灵请回来了。

问题在于宇宙学中用罗伯逊-沃克度规，作为基本时空框架。但该度规导致膨胀宇宙中天体发出的光满足伽利略速度相加规则，破坏现代物理学中光的运动速度与光源的运动状态无关的基本原则，也就是说宇宙学的基本假设与狭义相对论的光速不变原理互相矛盾。因此罗伯逊-沃克度规，至多只能视为牛顿力学意义上的时空结构，用于描述宇宙低速膨胀过程；不可能作为任何现代相对论意义上的时空框架，描述高速膨胀的宇宙过程。通过高红移超新星的观察与宇宙学理论拟合得到的，存在暗能量和宇宙加速膨胀的推论，在物理学上是没有根据的。

还有就是宇宙中占26%的非重子暗物质问题，我和徐宽、俞平先生合作，采用计算数值计算方法，得到一个完全意想不到的结果。牛顿引力理论诞生至今三百多年，按理说已经被了解的很清楚了。然而偏偏有一个非常基本问题没有弄清楚，那就是物质薄圆盘均匀分布的引力场。困难在于积分函数形式太复杂，圆盘边界点上存在无穷大，以至于无法得到引力场分布的解析形式。

我们采用计算机数值计算方法，严格按牛顿引力理论计算，结果表明物质圆盘均匀分布引力场的旋转曲线是向上弯曲的，在边界点上达到极大（无穷大）。我们并不需要假设漩涡星系中存在大量的非重子暗物质的假设。其实从根本上说，宇宙学中的暗能量和暗物质的假设，都是引力几何化描述导致的恶果。

爱因斯坦用弯曲时空来描述引力，时空弯曲程度由物质密度决定。然而实际测量表明宇宙空间是平直的，按宇宙早期的暴涨理论，时空也应当是平直的。因此宇宙学家认为，当前的宇宙物质密度必须等于1。

然而天文学观测表明宇宙物质密度只有0.04，其间存在巨大的缺口。宇宙学家就不得不七拼八凑，凑出暗能量密度等于0.7，暗物质密度等于0.26的结果。

为了寻找这种子虚乌有的东西，目前世界上不知有多少物理学家和天文学家在瞎忙，不知有多少财力物力正在被浪费，有多少年轻学子正在误入歧途。

自然界本来的面目被完全扭曲，而主流学术界正通过现代传媒对大众进行史无前例的误导。这种局面难道必须尽快予以纠正，物理学家们应当猛醒。否则物理学必将在大自然的铁壁面前碰得头破血流，走投无路，力竭而亡。

在几十年的研究过程中，我给出时空相对性不可能的证明，引力几何化不可能的证明，黑洞不存在的证明，暗能量不存在的证明。宇宙学必须采用在平直时空的基础上建立起新一代时空、引力理论和宇宙论。

我的另外一大块工作，是粒子物理学的对称性问题。我给出希格斯粒子不存在的证明，建立新的更为完美、更为合理的C，P，T变换理论。

在微观电磁相互作用第一性理论的基础上，彻底消除了时间反演不可逆性佯谬，为平衡与非平衡统计物理学奠定了统一的动力学基础。

一百五十多年以来，从玻尔兹曼到普里高津，这些先驱者艰苦奋斗尚未完成的事业，在这里有望画上的一个完美的句号。如此等等，我在物理学研究上应当也算是一个小财主了。然而在向国内外物理刊物投稿的过程中，我遇到了难以想象的困难。

我开始时心想，将如此重鼎之作交予尔等，能不换回几声叫好？

然而真实的情况是，十几年下来，大多论文都被拒绝。

许多刊物的编辑干脆不送审就退稿，有些刊物虽然送审，但审稿意见近乎胡说八道。有的刊物投稿一年多仍不给答复，追问几次后编辑回信说，审稿人不肯提供审稿意见。个别刊物甚至因为审稿人不肯给出意见，无法正面回答我的追问，偷偷地把我的户头给取消了。天下之大，无奇不有，真可谓"我本将心托明月，奈何明月照沟渠"。

物理学杂志的编辑和审稿人到底这么啦？爱因斯坦理论存在如此基本的错误，居然也敢掩盖！引力相互作用理论的研究被引导到完全错误的方向，竟然不允许人提出批评和纠正。对爱因斯坦理论真的不能动一根毛？

按照这种逻辑物理学岂不已经到顶了。如果这样，找些物理工匠做事便了，还要尔等物理学家何用。不是一直强调原始创新吗，如此重要的研究成果居然被弃如破履。

物理学还有真理可言吗？审稿人的科学良知何在！对这种基础科学的创新问题，同行评审制度的缺陷实在太大。我原本一介书生，不是多事之人，只想有张书桌，安心做点学问。然而为投稿之事，与物理杂志和审稿人苦斗十几年。

原本希望问题能在学术界范围内，通过正常渠道得到合理解决。但事到如今，空耗口舌，纵有耐心，也时不待人。实在腻透与主流物理学刊物之间的扯皮，不得不另谋它路。自古天下大道非一条，何况现在已到了互联网时代。

承蒙中国科学院《科学时报》副总编李占军先生慧眼识珠，2008年10 月17日发表了我的文章"提出八条基本原则，证明爱因斯坦狭义、广义相对论和宇宙学理论基础存在严重缺陷"。

中国科学院网站主编李存富先生路见不平拔刀相助，将此文放到科学院网站"学者视点"栏目，多次置顶，长达几个月。使我的理论和所遇到的问题为社会和物理学界所知。其中包括中国科学院院士，工程院院士，研究所研究员，大学物理学教授和学生，以及众多民间业余研究学者。

国内著名学者，中国科学院力学研究所研究员范良藻先生侠肝义胆，在《科学时报》发表长文"论爱因斯坦圣经十戒和梅晓春挑战八条"，对我进行大力声援。

中国工程院资深院士，物理学家高伯龙先生在《科学时报》上撰文，称赞这事体现了《科学时报》令人钦佩的民主风格和敢于让百家争鸣的精神。

所有这些都表达了社会大众和学界有识之士对打破学术壁垒，提倡学术民主，提高我国基础科学创新能力，推进科学进步的强烈愿望。

在此我要感谢福建师范大学物理系前系主任李述华教授和杨亚天教授。二十年前我在他们的理论物理研究生班旁听，了解了统计物理学中存在的基本问题和非线性动力学系统理论。与现今流行的做法一样，我当时也试图从宏观的角度破解时间反演不可逆性佯谬，提出一个又一个方案。李述华先生则一一加以剖析，一一予以否定。

这种朋友加师长式的讨论使我明白，这个问题在宏观物理学范畴内是不可能得到解决的。这是一个方向性的领悟，使我最终走向微观解释。如果没有当年与李述华先生的君子之辩，何来现在的明空之作。科学讨论需要平等的交流平台，任何凭着话语权的优势，压制不同学术意见的行为都是科学探索和创新的大敌。

我也要特别感谢《中国科学》杂志和那位不知名的审稿人，以及编辑朱全娥女士。该刊G辑2007年第5 期中英文发表我的论文"电磁推迟相互作用与光的高阶辐射吸收过程的时间反演对称性破坏"，使我在现代物理学铁桶一般不可撼动的领域中打开一个缺口。如果其他杂志的审稿人也能像这位审稿人那样，具有这种的境界和胆识，我的事情就不至于变得如此复杂和艰难。

同时我也要感谢中国科学院高能物理研究所前学术委员会主任杜东生教授，多年前受他邀请，我在高能所做过短期访问学者。在这期间我了解了粒子物理学中的CP破坏问题的来龙去脉，产生了彻底解决希格斯机制问题的初步想法，其结果就是现在的希格斯粒子不存在的证明。

通过近一年来的论战和探讨，我可以负责地对朋友们说，我在《科学时报》文章中提出的八条原则，至今无人能够撼动，爱因斯坦理论需要从根本上进行改造的局面已经不可动摇。一场物理学新革命的浪潮已经风生水起，其洪流将势不可挡。

新一代的时空、引力和宇宙学理论必将在这场革命中横空出世，再一次改写物理学的光荣历史。试图阻挡科学进步的人，必将受到历史无情的嘲笑。中华民族，在世界科学舞台上，重新崛起的力量和现实，是任何人都阻挡不了的！