| 标题 | 灵遁者引力理论，相对论的底层逻辑是什么？ |
| 正文 | 导读：引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？你思考了吗？ 引力理论为何让人困惑 ——灵遁者 有很多想说的话，一时不知道该怎么开口。当一件事情你不知道怎么开口，说明心里不清楚，或者说不靠谱。每个人都是第一次做人，跌跌撞撞，就像摸着石头过河。人类也是这样。 当你知道的越多的时候，你的失落感会逐渐增加，我相信那些伟大的科学家内心一定是这样的。我写科普的目的和初衷似乎慢慢变了，不是告诉人们你要相信时间是存在的，你要相信四维时空理论……目的和初衷似乎变成了自我革命，自我崇拜和自我安慰。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 谁是人间清醒？似乎谁也不是。我和很多人一样相信相对论是正确的，相信爱因斯坦是正确的。狭义相对论改变了我们以往的时空观，广义相对论又解释了引力。可是相对论带来的惊喜，似乎和它带来的问号一样多。就引力的成因是时空弯曲，你真的好好思索了吗？你是赞同还是反对？牛顿万有引力理论竟然是物体在低速状态下的情况？现在引力理论又不能纳入到量子力学中去？一个“引力”有两套理论，分“高速”和“低速”；整个物理系统又分“经典宏观”和“微观量子”，再去看看诸如惯性，电磁力等知识……就越来越有意思了。 为什么越来越有意思了，你来听，我来说。广义相对论说引力是时空弯曲的产物，这是引力的本质。没错，各位，你要相信爱因斯坦的大脑，他是经过严密的推理和想象才天才般得出这一结论。不能因为你不理解什么叫时空，什么叫时空弯曲等，就说这个东西太玄乎。别忘了这理论经过了多少次实验的验证了，在铁的事实面前，你不理解，就只能先考虑自己的问题和能力。但这个理论确实有矛盾之处，不知道爱因斯坦自己是如何思考的？我们都知道，爱因斯坦后半生一直在致力于建立一个统一场论，但没有成功。其实爱因斯坦的初衷是把电磁力和引力统一起来，这是他理解的“统一场”。因为爱因斯坦是1955年去世的，而强力的发现是在1973年，提出者是格罗斯和汤川秀树等人。弱力的发现大概是在1933年，提出者恩里科·费米。所以准确来说，爱因斯坦知道宇宙中有三种基本力，那就是引力，电磁力以及弱力。所以说他要做真正意义上的统一场论的历史条件就不具备。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 陈述完这个事实之后，我要点明的重点是，引力不能纳入量子力学体系中来，问题就出在广义相对论上，即爱因斯坦在广义相对论里把引力看成是时空弯曲的几何效应。这话的底层逻辑是什么？是说引力不是力！或者说它是一个虚拟力。那什么叫几何效应？我建议你直接把“几何”二字换成“数学”，即引力就变成了数学效应了。这就是它让人难以接受的点。我们说月球绕着地球转，是因为有无形的引力拉着月球，才使得它围绕在地球周围，这是高中知识。大学学了广义相对论之后，你告诉我这是假象，引力是几何效应，时空弯曲产生引力。这个弯转得太急了，很多人都反应不过来，也难怪我们会把车开到“沟里”去，然后使劲得往上爬，这么多年了，好像也爬不出来。 月球绕着地球转，地球绕着太阳转，那是客观的运动，时时刻刻运动状态在改变，而力才是维持物体运动状态改变的原因，现在说引力不是实实在在的力，是时空弯曲的几何效应。确实想象不来啊。可是爱因斯坦的论证，就是那么清新脱俗，有理有据，让人不得不相信。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 而老师和科学家告诉你，牛顿引力和爱因斯坦引力各有特长，适用于不同的情况，就是它们都好，你看情况用。但牛顿引力和爱因斯坦引力之间的矛盾，却搁置至今，好像没有办法解释。 问题本身就是答案，一个问题没有办法解释的时候，就说明它需要一个更好的答案！那这个答案是什么？你先好好想想。 你们知道承认引力是几何效应之后，意味着什么吗？其实本身就意味这它无法纳入到量子力学体系中来了，更何谈统一场论呢。很明显啊，引力是时空弯曲效应的话，引力就不需要引力子这个概念了，这个是多余的。而宇宙中的其他三种力，可都是有传递力的粒子啊。电磁力是由光子传递相互作用，强力是由胶子传递相互作用，弱力是由W和Z玻色子传递相互作用。引力呢？如果引力是时空弯曲效应的话，那就不会有引力子啊。 有的网文说，有引力子是从量子力学层面考虑的，和爱因斯坦这个引力理论在宏观解释上不冲突，引力子是引力在量子力学中的传递力。你思考这个解释合理吗？我都没有评价的冲动。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 引力如果是时空弯曲的几何效应，那么连“引力量子化”都是一个多余的词汇，那么谈不上引力量子化，引力怎么纳入到规范场论中去呢。所以这就是我为什么说，相对论带给我们的惊喜有多少，疑问就有多少。 关于广义相对论所带来的人们理解引力的矛盾，正是它被各方抨击的原因。人们总是觉得它哪里有问题，但说不清，所以各种关于相对论的修改和指责就蜂拥而来。官方【指教科书】也没有及时站出来站队，所以混乱就一直存在。那么相对论真有问题？关键是问题在哪里？ 各位，不要那样想，你得相信那一波智力极高，又极其勤奋的科学家，他们不比我们差。而且他们抱着怀疑的态度，不断地去花费人力和物力去验证了，验证结果喜人，爱因斯坦等人正确。 那这就怪了，难道真的我们知识匮乏，想象力不足，没有办法来理解这其中的奥秘吗？没错，还真就有这样的情况，在你不理解光速不变，以及不掌握平面空间和黎曼空间等知识的情况下，还真不好理解他是怎么推理得来的。别说咱们了，爱因斯坦从狭义相对论到广义相对论，走了10年时间啊。没错，你确实应该怀疑自己，毕竟从三维时空到四维时空，需要理解的内容有很多。而四维时空，再到五维时空那就更难了。我不止一次，试图思考五维时空的样子，很抱歉，感觉从来没有得到任何一点具象信息，完全想不到五维到底是个样子。 那怎么解决混乱，就让它继续混乱吗？不行啊，得做点什么啊。 我和很多人一样，我反复查看狭义相对论和广义相对论成立的条件，找不出一点毛病，没错，狭义和广义相对论正确！如此，我就在想，在承认它正确的前提下，怎么解释当下的问题。我试着给了一个答案，那就是理论是正确的，在解释的时候出错了。什么意思，就是说不能把引力解释为时空弯曲的几何效应，不能解释为时空曲率。那怎么解释呢？与其解释为时空弯曲的几何效应，不如解释为时空性质。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 回溯狭义和广义相对论的成立条件，都指向了一个什么概念？你应该去思考这个问题。答案是惯性。回溯牛顿力学体系，指向了什么概念？答案还是惯性！大学生和博士生，一看就懂了。但初中和高中生可能还一时不太懂，为什么这么说？ 我简单地说一下，牛顿三大定理的根基是什么？是惯性定律。而牛顿引力公式是怎么推导出来的？高中推导过的同学都清楚，离不开牛顿三大定理。而爱因斯坦的狭义和广义相对论成立的条件，比如等效原理，广义相对性原理，狭义相对性原理，哪一个前提不是“惯性”？都是离不开“惯性”。爱因斯坦关于等效原理的来源是什么？是惯性质量和引力质量严格相等。而广义和狭义相对性原理，是关于惯性系和非惯性系之间的内容。所以你发现了没有，惯性概念太重要，不理解这个，是我们懵懂和混乱的根本原因！ 这也是我为何在科普书籍《变化》一书中明确说：惯性才是近代物理学的基石！我写科普的起心动念也是从“惯性”这个点开始的，从这个好奇开始的。结果开始后，就停不下来了。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 我们是如何解释惯性的？教科书说上说惯性是物体的固有属性，它是一种抵抗现象，它存在于每一物体当中，大小与该物体的质量成正比，并尽量使其保持现有的状态，不论是静止状态，或是匀速直线运动状态。 也就是说，为什么物体具有惯性，我们不知道，我们就说它是物体的固有属性。可是物体无缘无故就会具有惯性吗？我有点不相信，所以就试着回答这个问题了。很明显，因为我意识到，不回答清楚这个问题，物理的“上层建筑”你理解不了。 读过前面章节的朋友，已经知道了，我给出答案是：引力使得物体具有惯性。 你如果比较敏感的话，现在再回头思考爱因斯坦说引力是时空弯曲产生的，结合惯性两个字，你可能更有启发。因为你会想到“惯性力”这个概念！大家都知道惯性力不是真实的力，但惯性力是客观存在的！惯性力对于洋流，大气对流都有实打实的作用，我们叫它科里奥利力。我旨在说明什么？并不是说爱氏口中的引力和惯性力类似，而是提供了换一个角度理解事物的作用。这样的话，引力就不再是几何效应了，是有根据的。 有人可能会问，为什么不把引力理解为类似惯性力这样的存在呢？其实很简单，理解为“惯性力”这样的存在，问题依然多，引力子，引力量子化，统一场论……都依然不能实现。有的同学会提问，不能实现就不能，非要实现统一场论吗？当然，这不是必须要实现的。但是从逻辑和哲学上来说，万物是有联系的，我们在相信这个哲学认识的前提下，自然而然的就能想到把基本力联系起来，可是现在联系不起来。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 该怎么办呢？两个方向，其一是继续“深化改革”，从现有理论入手；而另一个方向是干脆放弃现有理论，另起炉灶，另辟蹊径来完成大统一理论。于是弦论就应用而生，弦论中传递基本的力不再是各式各样的粒子了，而是一根根振动的“弦”。同样，该理论带来惊喜的同时，也带来了问题，那就是高维度问题，而且不是一般地高。高到好像根本无法触及，就像我说我连五维度空间是什么样都想象不来，我该怎么去想象11维空间？而且弦论可不是普通人“想玩就玩”。那是高度数学化的理论，我这种业余级别的，看都看不懂。 再回到惯性中来，这个问题你必须思考。惯性力不是力，可是为什么惯性力对物体有实实在在的作用？各位，这是一个重点问题，圈起来，在我这，是必考问题啊。因为你同样要问，如果引力不是力，是几何效应，为何能产生实实在在的作用？这样问没毛病吧。 来，发挥你的想象力，跟着我的思路走。你现在想象有一辆车，车中间用绳子挂个铁球，车子加速向前行驶，车中的铁球会向后摆，如果车子是匀速加速的，那么铁球会始终向后摆。这个经验大家应该有，就类似于坐车体会到的推背感。问题来了，为什么铁球向后摆？答案肯定受到力了。可是没有施力物体呀，同学们很自然的就说，是因为铁球受到了一个惯性力啊。可是为什么会受到惯性力啊？我们继续分析会发现，是车子运动，才使得铁球受到一个惯性力。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 惯性力与真实力的作用其实是一样的，之所以把它当作假想力，是因为我们把力定义为力是物体间的相互作用。惯性力找不到一个施力物体，自然就不是真力。而且我们的经验告诉我们，车子加速越快，推背感越强，也就是说惯性力越大。为什么呢？不是惯性只和质量有关系吗？没错，惯性只和质量有关系，可惯性力不是啊。根据牛顿第二定理F=ma，我们可以看出来，质量一定的情况下，加速度越大，力就越大，这就是为什么推背感越强的原因了。 而我要说的是，那我们可不可以认为惯性力是由加速运动产生的？无独有偶，相对论中有一个效应叫质增效应。即狭义相对论认为，物体的惯性质量随其运动速度的增加而加大，速度趋于光速时，惯性质量趋于无限大。这是不是意味着运动能产生质量？这对于普通大众来说，又是不好理解的。运动就能产生质量，那不等于无中生有吗？事实就是，科学家已经证明了质增效应是存在的。所以说不是无中生有，不是还有“运动”吗？你只要回答，为什么会产生这种效应就OK了。 运动的物体质量增加，这是因为引力的本源是时空，即时空使得物体具有引力。时空本质上也是物质时空，能量时空。对于运动的物体，会附加能量给物体。即高速运动物体会迫使空间能量“粘贴”在它身上，这种效应和量子力学中发展的“希格斯机制”如出一辙。其实这是一种束缚态，束缚了物体运动速度增加，这也是为什么光速无法超越。从惠勒那句经典的广义相对论表述：物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。就能清楚的明白，为什么说引力使得物体具有惯性，而时空使得物体具有引力。 惯性是万有的，引力也是万有的。维持物体运动的原因是什么？是惯性！你再结合时空告诉物质如何运动这句话，是不是有启发了？时空和惯性两个概念，第一次走得那么近。想到时空一定要想到广域的场的概念，时空场的代名词是什么？是引力场！所以引力才是使得物质具有惯性的根本原因。 有人会问，为什么不直接说时空场产生惯性？在《变化》前几章我就说了，如果直接这样做，就会出现超距作用，而光速不能超光速，不然和广义相对论成立的条件冲突。知道马赫原理吗？马赫原理就出现了超距作用，这是主流科学拒绝他的原因。但爱因斯坦从马赫原理受到了启发，发展了广义相对论。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 引力也是万有的，所以是一种广域的作用，所以自然而然的想到了时空。时空使得物体产生引力。所以广义相对论的场方程，也叫宇宙场方程。所以广义相对论的引力理论和牛顿引力理论的根本区别，也就清楚了，确实是由于运动导致。低速情况下，近视于惯性系中，牛顿引力适用；高速情况下，在非惯性系中，就必须用到广义相对论了。 能量子化的东西，一定是实实在在的东西。而引力场或者时空场一定是实实在在的东西，它理论上可以实现量子化。这对于广义相对论能纳入到量子力学中去是积极的信号。 现在强力，弱力，电磁力是统一了，但引力还没有被统一进来。爱因斯坦致力于统一引力和电磁力到现在也还没有完成。也是，如果引力可以和电磁力统一，自然就说明四种力可以统一。 有读者问了这样一个问题：网上说磁场是电场的相对论效应，这不就是说电磁场和相对论有关系吗？这样认为太表面了。磁场是电磁场的相对论效应， 其实还是说磁场可以由电场经相对论性转换得到，而且这样转化和狭义相对论密切，和广义相对论没有直接关系。而广义相对论才是引力理论，所以说引力和电磁力至今还未统一。 引力是时空弯曲的几何效应，其底层逻辑意味着什么？ 此时我又想到一个比较科幻的想法，大概是这样的，物理世界呢，虚粒子经由希格斯场获得质量，在获得质量的一瞬间，被物理世界的规则束缚和演变【规则指规范场论体系】，从而形成了现在的花花世界。我们继续假设引力就是几何效应，那么可以认为引力就是现实世界的BUG，因为它不是真实的，是数学的。那么就意外的透露了，这个世界归根结底是数学的，不是真实的。那么在座的各位，是数学的，还是真实的？还是说引力这个BUG只是在我们这个维度是BUG，如果我们可以认识到五维时空，那么理解引力就轻而易举。 你怎么看，你怎么想？别忘了，世界是我的，世界也是你的。 2021年12月31日。 独立学者，作家，艺术家灵遁者科普。本文会收录在灵遁者科普书籍《变化》一书中。 |
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