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剖析等效性原理的谬误 [ 摘语：广义相对论的一个假设条件是等效性原理，它建立在牛顿的惯性原理基础之上，但却违背牛顿惯性原理的基本条件，一是把地球作为一个惯性系，进而把地球上总结的物理规律等同是在惯性系上总结出的物理规律。二是强行把地球的引力场特性作为惯性系的基本特性，进而把在具有自转和公转特性的地球上的物理规律，与直线加速度系统上的物理规律强行等效。三是等效性原理的加速度没有时间限定，进而允许物体可以超光速，显然与光速不变原理矛盾。四是把黎曼几何的数学特性强行等同是空间的物理特性。可见，等效原理谬误重重，随之建立的广义相对论因此谬误并必然坍塌。] 1、引言 然而，惯性、引力、空间、等效性原理等等，果然如同爱因斯坦所说的那样吗？当这些基本概念和理论基础本身就是不完备的，或者存在显然的矛盾的话，那么，随之而建立的广义相对论，则必然谬误。 2、关于等效性原理 广义相对论的等效性原理的具体描述是这样的：在处于均匀的恒定引力场影响下的惯性系中，所发生的一切物理现象，可以和一个不受引力场影响，但以恒定加速度运动的非惯性系内的物理现象完全相同。这便是通常所说的等效原理。 爱因斯坦把相对性原理推广到非惯性系，认为物理定理在非惯性系中，可以和局部惯性系中完全相同，但在局部惯性系中，要有引力场存在。或者是所有非惯性系和有引力场存在的惯性系对于描述物理现象都是等价的。这叫做广义相对论的相对性原理。[2] 3、等效性原理在应用惯性原理时的谬误 第一，按照牛顿的惯性定律的基本要求，判定一个物体是否是惯性系，显然必须把这个物体置于一个空间里，或者是置于一个可以为之参照的坐标系里，才能进行对其判定是否受到外力的作用，以及判定是否保持匀速直线运动或静止的状态。可见，人们以站在地球上的观点所看见的静止状态的大地，是不能判定地球是一个惯性体的。如果真的要强行判定地球是一个惯性体的话，其判定谬误则是必然的。如果要在如此谬误的观点之下建立什么理论的话，其进一步的谬误也是必然的，甚至与人们是否发现这个谬误都没有关系。 通过牛顿的惯性定律，人们不难发现，在宇宙空间中地球即便不受到其它任何外力的作用，但是，地球的实际运动状态是一个既有自转并有公转的复合式的椭圆轨道，其中，地表上任意一点的空间轨迹是在这个椭圆轨道上的正弦波轨迹。可见，地球不是一个如牛顿的惯性定律所描述的那种做匀速直线运动或静止的天体，地球仅仅在太阳系运动空间中就肯定不是一个惯性系。 同时，从牛顿的万有引力也不难判定，地球是一个显然地受到位于它的椭圆轨道中心巨大质量的太阳的引力作用。可见，地球是一个必然地、不间断地受到外力作用的物体（天体），因此不符合牛顿的惯性定律的基本条件，地球进而不是一个惯性体系。可见，人们总是把地球作为一个惯性系来看待和研究的思维方式、学术观点，是一个历经了几百年的错误。可见，牛顿的惯性定律与他的万有引力定律不兼容并矛盾。 因此，对于地球上的一切物理定理、定律，在爱因斯坦时代及以前的物理学，尽管都是在地球上发现与总结出来的，但是显然不是在地球惯性系上总结出来的。所以，正如广义相对论中所说的，“地球上的一切物理定理与在其他惯性系上具有同样的表达式或基本基本规律”的说法是站不住脚的，它没有最基本的、逻辑的、自然的、科学的理论依据。可见，广义相对论的等效性原理之基本理论前提，在惯性系问题上就存在显然的谬误，而且是一个十足的低级谬误，其理论体系所得出的后续论证及结论必然随之而谬误。 可见，爱因斯坦在应用惯性定律上的第一个谬误是把地球当作一个惯性系。 尽管在地球引力场作用下的物理规律，与一个具有恒定加速度的系统中所观察到的物理（运动）规律相同，但是，站在宇宙空间的角度，地球上的物理规律是在具有自转和公转特性以及引力场特性的地球上总结的，其上一切物体运动规律，在宇宙空间表现出来的轨迹特征，都是复合式的螺旋运动，与在一个具有恒定加速度的直线运动的体系中表现出的一切运动轨迹，具有本质性的区别。可见，以引力特性作为惯性的特性本身就是一个谬误；以地球上的物体运动规律而直接等效于空间里的直线加速度系统中的物体运动规律，是又一个认识上或知识上的谬误，更是理论上的谬误。 可见，创立相对论的爱因斯坦，不具备在大的空间领域里研究和思维的能力。他不懂复合式运动以及合力的矢量合原理及效果，仅仅限于一个小小的空间里思维和研究一些基本规律，但却偏偏要使之推广到整个宇宙空间而皆准，这是他犯的又一个低级错误。遗憾的是整个物理学和现代科学却总是要步其后尘，而一错再错，且决不回头，决不悔改。 4、等效性原理的基础不牢 人们把相对于绝对静止的参照系作匀速直线运动或静止的物体（或系统），称之为惯性系。但是，如果没有绝对静止的参照系，则不存在惯性系。如果存在绝对空间，则存在惯性系。显然，这是一个两难问题。因为，一方面绝对静止的以太已在19世纪的末期被证明其存在的实验而否定，因此宇宙中不存在绝对的参照系。可是，牛顿惯性定律与相对论的相对性原理和等效性原理却都明确地肯定了惯性系的存在，特别是相对论是在惯性原理的基础上建立新的理论，因此必然肯定了一个绝对的参照系的存在之前提；另一方面，牛顿认为存在绝对空间，而相对论的结论却认为不存在绝对空间，因此，从狭义相对论否定绝对空间的这个观点出发，那么在相对论的理论论证过程中，则应该没有绝对的参照系存在的可能前提，从而也就不应该有惯性系的存在，因此，广义相对论的相对性原理则不应该成立，随之而来的论证则必然没有充分的依据。 然而，广义相对论却偏偏是在惯性参照系存在的前提下进行论证的，并且自1915年至今，伟大正确并无限风光了89年。可见，在关于惯性系的问题上，爱因斯坦在相对论中的观点显然是矛盾的、有所回避和有所张扬的。回避的是与惯性原理的显然的矛盾点。所张扬的地方有三，一是他需要的前提——惯性系，二是他的推论过程，三是空间弯曲的结论。显而易见，在如此矛盾的理念下建立的广义相对论，无论如何都是没有根基和站不住脚的。 5、 等效原理与光速不变原理矛盾 可是，等效性原理的前提是匀加速直线运动。其加速度与速度的方向相同，产生的直接效果是不改变物体的运行方向，但使物体的运行速度越来越快。同时这个加速度应该是持续永远的，没有结束的时候，没有结束的可能，因为理论中没有给定起止时间和其它额外的起止条件。因此，即便加速度的数值很小，由于持续不断，那么总会发展到让物体达到光速的时候，甚至是超过光速的时候。 显然，这与向心加速度的本质不同。尽管直线加速度系统中的物理运动规律与地球系统上的一样，但是，当加速度使系统和其上的物体加速之际，意味着系统和其上的物体同时被附加了能量（动量 mv）。显然，这与具有固定的向心加速度的系统中，物体能量不受向心加速度影响的本质天壤之别。所以，从深刻的本质意义上讲，等效性其实不完备。 第二，如果加速度不能使物体接近、达到或超过光速的话，那么，加速度则必然有一个终止的时候。也即，当出现零加速度，等效性原理则必然失效，进而就更加进一步地说明加速度情况不是永远持续的，等效的相对性不是永远持续的，因此，等效性原理不能成立。 为充分阐明加速度使物体达到光速所需时间的数量级概念，在此，我们不妨对相对性原理的加速度，作一个初步的、简单的数理分析： 地球的重力加速度是9.8米/秒秒。等效性原理首先是在这个数量级概念上进行相对性思维并推论的。光量子的速度为每秒300,000,000米/秒。 因此，如果以地球重力加速度之值对一个初始速度为零的物体加速的话，那么，当 t = c/a=30,612,244 秒钟，即是经过30,612,244秒钟，也就是经过8503.4011小时之后，也可以说是经过大约354.308天后，或者说是大约一年后，这个物体将达到光速； 显然，无论是一年还是一千年，甚至是万年或更长一些时间，在天文学的宇宙时间尺度上都是一个小数目。可见，即便是用一个很小很小的加速度来加速某一物体的话，那么，在太空中飞行的这个物体，也将不需要太久的时间就能达到光速。当加速度持续永远且不间断，那么超光速、远远超光速则也不需要太久的时间，而且这是狭义相对论的第一假设条件（一切物理定理都有效）所规定的，或者说是允许的。 当然，即便是任何物体不能超光速的条件成立，那么，当加速到光速之际，加速度则必然终止。因此，在狭义相对论基础上发展建立起来的广义相对论，当在一个没有了加速度的情况下，显然，广义相对论的那个所谓的等效性原理就自然失效。 或许，有人一定又会提出疑问：据狭义相对论理论的结论，任何物体都是不可能接近或达到光速，并绝对不可能超过光速。在此笔者需要提醒的是：在狭义相对论基础上建立起来的广义相对论，其等效性原理（加速度原理）假定条件，却是准许非惯性系及其上物体的速度可以达到光速，并可以绝对远远地超越光速的。因为它实际上规定了无论多么小的加速度都是永远的。显然，永远的加速意味着最终必然远远地超越光速。如果加速度不是永远的，那么何时是起点、何时是终点呢？任意的时间起点和任意的时间终点，又如何进行等效性比较呢？即使可以比较，那么，等效性原理又有何普适的意义呢？ 可见，广义相对论的等效性原理与狭义相对论的第二假设条件“光速不变原理”彼此矛盾，因此相对论的整个理论体系必然谬误。 6、等效性原理中的谬误 进一步地，即使在地球上测得的引力质量与非惯性系上测得的所谓的惯性质量在数值上相等，但是，当站在这两个系统之外的参照系上所测得的参数必然不同。即，地球上的惯性质量为零（因为匀速），非惯性系上的惯性质量大于零（因为有加速度），因此，不能等效。 可是，广义相对论却根据在具有引力场的地球转动系统中看到的物理现象，与具有一定直线加速度的非惯性系中所看到的一样的物理现象的比较，进而得出所谓的等效性原理，实际上就是意味着判定了这两个不同特性的系统是一样的。也就是说具有引力场的地球转动系统，和具有一定直线加速度的非惯性系是等价或相同的，其间并没有所谓的惯性系的存在与桥梁作用，也无所谓什么惯性系与非惯性系的区别。显然，这种强行并直接的人为的等效性的推论必是谬论。 7、几何方法不能等同空间本身 然而，空间究竟是什么、时间究竟是什么呢？如果广义相对论确实揭示的是自然的基本规律，那么难道仅仅只有所谓的黎曼几何才可以用来描述这个自然的规律吗？既然在狭义相对论的证明中都可以顺利并痛快地进行洛伦兹变换，为何广义相对论的证明中却不可以把黎曼几何与欧几里得几何或非欧几里得几何进行变换呢？几何与几何之间难道是不可以沟通的吗？如果不能沟通的话，又怎么都是几何呢？难道数学体系中的几何学必然是自然空间与时间的附属之物吗？可是，数学是纯抽象性的理论呀？ 既然爱因斯坦认为空间和时间的几何不能先念地给定，而应该由物质及运动而决定。从这个思想出发，显而易见，用黎曼几何来描述存在引力场中的时间和空间以及随之而来的引力方程是不能成立的。因为引力场是物质吗，是怎样的物质呢，与粒子或电磁波物质的异同如何，又是怎样运动的呢？对此，爱因斯坦不曾有半点交代。所以，在引力场物质不曾明确的情况下，按照爱因斯坦的理论思想，引力场物质条件决定的空间和时间则同样地不能确定，进一步地则更不能用所谓的黎曼几何来描述与揭示其规律。 然而，究竟什么是空间和时间呢？物质在体积大小上的结构空间是客观上的空间吗？那么，物质体积大小之外的空间又是什么呢？比如说，地球在其自身大小所占空间之外的轨道空间又是什么呢？即，物体运动范围所在的那个空间又是什么空间呢？ 进一步地，一个物质（物体、天体、引力场）可以决定多大的空间呢？整个宇宙中的天体又可以决定多达的空间呢？难道空间是没有大小或者是不可以用大小（长宽高三维）来衡量的吗？ 描写空间的各种数学方法可以等于空间本身吗？可是，描写空间的数学方法有18种之多，它们分别是：1、向量空间。2、欧几里得空间。3、黎曼空间。4、齐性空间。5、闵科夫斯基空间。6、拓扑空间。7、度量空间。8、复叠空间。9、泰希米勒空间。10、函数空间。11、索伯列夫空间。12、巴那赫空间。13、半序线性空间。14、西尔伯特空间。15、不变子空间。16、BMO空间。17、抽象空间微分方程。18、HP空间。 正如钟表只是记录或揭示时间的工具一样，无论钟表的精度是何等的精密，钟表绝对不可能等同时间本身。可见，无论数学上的什么空间，其实都是描写空间的不同的观点和方法或者说是技巧而已，它不能代表甚至是等同空间本身，更不能因数学方法而延伸出什么所谓的“时空”的综合体。 空间以它自己的特性或形式而存在，而且，形式应该是唯一的、不变的，与其中有否物质、天体、能量的存在没有关系，与人类以什么方式来描述或揭示其规律乃至应用与否都无关。并且与物体在其中运动与否、能量交换与否都无关。特别是天体的转动对周边物质与能量的拖拽效应，并不能借以证明什么空间弯曲与否的问题，更不能因此而证明是广义相对论的理论的正确性。因为无论是经典物理学还是一百年前的相对论，以及现代物理学，都没有对空间进行定义，更没有肯定空间的物质性质，可见，物质（天体或物体）的转动，显然不能拖拽非物质性的空间。空间就是空间，空空如也，既非物，也非象，但具有三维的整体性的大小特性，具有包容万物的特性。 狭义相对论在面对地球自转之“时分秒”的时间特性之际，却不能知晓与理解时间的本性，但偏偏却得出时间相对性的结论。恰恰是这个不懂地球时间本质的相对论，一方面在不知道钟表记录的是地球时间之本质的前提下，广泛地应用钟表的计时功能的同时，强行以钟表等同时间本身。另一方面，却在它的高级理论（广义相对论）中，又偏偏要来研究地球自转的拖拽效应。这充分暴露出相对论理论体系的随意性、武断性、急功近利性、学术权威性和专横性，以及对科学思维的扰乱性、迷惑性、误导性。 笔者认为，一是如果现代卫星及探测系统在毫米级的精度上，对地球的拖拽效应真有什么新发现的话，那无疑是拖拽了地球周边的物质，特别是磁场物质；二是如果说拖拽效应真能够证明什么的话，那无疑是在证明是对地球周边物质的拖拽，而并非是对非物质，特别是对空间的拖拽，进而非但不能证明广义相对论的正确性，恰恰相反的是正好证明了广义相对论最基础性的认识偏差和理论荒谬。 冷静回顾，无论是在数学、物理学（包括经典力学和相对论等），还是在天文学、宇宙学中，我们都找不到关于“空间”的准确定义。 空间天体测量学是利用现代空间技术将望远镜发送到地球外层空间进行天体测量的一门学科，是在人造地球卫星诞生后才兴起的天体测量学的新分支。牛顿对空间的感知与定义也仅仅限于“绝对空间，就其本性来说，与任何外在的情况无关，始终保持着相似和不变”的理解。然而，牛顿也未说明空间的内在情况究竟是怎样的。空间是如何保持相似与不变的呢？牛顿不曾回答，后来者也都不曾回答。尽管爱因斯坦给予了回答，但是，谬误重重，虽然快一百年了，但是也没有得到实践的最终判定，而且怀疑与否定的思想和理论层出不穷。 事实上，无论什么几何，都是纯数学的一种方式，或者是一种计算规则，或者说是一种工具。显然，它只遵循纯数学的规律，进而与外界、与时间和空间等自然特性没有关系。因此，如果广义相对论揭示的是真实的正确的自然规律，那么，它应该可以被所有的几何形式来描述。那么，从基本逻辑上讲，任何一个几何理论，都可以对时间和空间的自然规律予以清晰地初步地或深刻地论证或揭示。否则，这个理论本身必将存在明显的或者是隐形的谬误。 爱因斯坦所认为的“时间和空间的几何不能先验地给定，而应当由物质及其运动所决定”[1]，显然，他在说时间和空间的几何是物质及运动的结果、或者说是物质或运动的附属特性。然而，一方面，物质是绝对的，运动是绝对的，这是自然界的基本法则。可见，爱因斯坦“物质和运动决定空间”的这个观点，显然与他的狭义相对论关于空间不是绝对的结论矛盾。另一方面，可以包容物质或物体的空间，怎么就会是由物质及运动来决定的呢？这在基本逻辑上显然是讲不通的。可见，爱因斯坦“物质和运动决定时间和空间”的观点，既不完全、又不充分，且与狭义相对论矛盾。何况物质的运动是在空间中进行的，因此，空间肯定不从属于物质，也不从属于运动。再一方面，时间是天体（物体）在空间空间的位置及其运动变化的进程，地球上万事万物的时间是地球时间[3]，时间具有主体、位置、运动三大特性。因此，时间必然属于物质和运动。可见，一是空间和时间是两个彼此独立的物理特性、自然特性，二是时间不是空间，时间与空间彼此之间并不能构成（合成）所谓的时空。 在此，笔者要质问的是，爱因斯坦心目中的时间和空间究竟是怎样的基本概念呢？他真正地理解和区分了空间的三大物理特性吗？即 （1）、绝对的坐标意义上的三维空间，（2）、物体的大小所占据的空间，（3）、物体运动所必然经历的空间。他真正地认识到了时间是天体在空间的确切位置及其运动变化的进程之本质属性？他理解和区分了地球时间和月球时间的异同吗？他理解和区分了行星时间与恒星时间、与星河时间的从属与并列关系吗？ 空间的三大特性犹如一艘航行在大海中的潜艇。大海犹如绝对的空间、潜艇犹如天体、其航行犹如天体在空间的位置及运动，这个运动的过程就是时间及流逝。 可见，爱因斯坦把空间的三个相互独立的自然特性混为一体并模糊起来，同时，也没有真正理解和把握时间的深刻本质。 所以，在对自然规律如此模糊认识基础之上建立起来的，通过用黎曼几何描述的仍然限于曲面上的几何关系，从而强行等同整个三维空间的几何特性，进而得出关于所谓引力场的时间和空间的规律，纯属无稽之谈。无论其运用黎曼几何的推演和论证是多么地严密，也无济于事。 其中最为可笑和滑稽的是，广义相对论认为：“根据等效性原理，只要把狭义相对论中的物理规律写成广义协变的形式，就可以得到除引力之外的在引力场中的物理定理”[1]。也即，引力场中的一切物理定理，但不包括引力场所必然包含的引力。 可见，一个连自己都搞不清楚自己究竟应该是怎么回事的情况下，广义相对论却要去证明与揭示或者是度量别人的规律性。显然，这无论如何是站不住脚的。同时必然表现为可笑、滑稽、荒谬。只是，当某一个人已经如此可笑与滑稽和荒谬之际，其实也不关大局。然而，恰恰相反的是，整个物理学领域却据此为真理并放之四海而皆准，并延续近百年之久，这才是出乎意料的巨大无比的可笑与滑稽和荒谬。进一步说，这是一个持续已久的一个悲哀、科技发展中的一个悲哀、文明探索道路中人为造成的一个悲哀。 8、结论 总之，由于广义相对论的等效性原理与牛顿惯性定律以及狭义相对论的光速不变原理矛盾，因此，整个广义相对论理论体系所有的变换与论证和结论都是不圆其说和不攻自破的谬论。 相对论的百年在即，相对论的倒塌在即。
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