教材改革與素質教育（下）

劉文旺

一、廣義相對論的數學問題

狹義相對論的鐘慢尺縮，使存在質量的時空變成彎曲的時空，質量造成的彎曲空間屬于羅巴切夫斯基空間，而不是黎曼空間。廣義相對論用黎曼幾何，描述彎曲的羅巴切夫斯基空間是沒有數學依據的。

其實，廣義相對論是在狹義相對論的基礎上建立起來的，狹義相對論的錯誤使其失去了存在的前提。

二、廣義相對性原理與等效性原理不相容

1.潮汐力與升降機

重力場中，在自由下落的升降機里有兩個用一個彈簧秤連接的物體。由于引力場有潮汐力而慣性運動沒有潮汐力。這樣，通過彈簧秤的讀數就能判斷升降機是處于引力場中，還是處于加速運動的慣性系中。這否定了等效性原理。

2.中子干涉實驗否定了弱等效原理

中子在引力場中的干涉行為與其引力質量和慣性質量都有關。這也否定了廣義相對論的等效原理。

3.力與時空彎曲

由同種帶電粒子如同種質子構成的粒子團，在同樣的電場中也具有同樣的加速運動，加速度的大小也與粒子的電量、質量無關。存在同樣的“引力質量”與“慣性質量”的等效性。

電磁力是萬有引力的1037倍，因此，僅電磁力造成的空間彎曲就是質量引起的時空彎曲的1037倍。據此，我們計算的引力場中光線的彎曲、水星的進動、引力紅移、原子的光譜等會因此強勢增加，而此不是事實。

三、證明廣義相對論的實驗問題

1.光線的引力彎曲

a.愛丁頓之后，不同的科學家測量光線的引力彎曲結果相差很大。根本就不能用廣義相對論來解釋。

b.現代精確的天文觀測表明：光線的彎曲與光線頻率有關。這與廣義相對論不相容。這充分體現了光線的彎曲是折射、衍射等物理過程造成的。

c.愛因斯坦在1916年的《狹義相對論與廣義相對論淺說》中，對發現的光線1.7秒的彎曲的解釋是：“這個偏轉一半是由于太陽的牛頓引力場造成的；另一半是太陽導致的空間幾何形變（彎曲）造成的。”但是，若在計算太陽系中行星的運動軌道時，同時考這雙重作用，則所有的行星受到的總作用力會加倍。這樣，包括我們地球在內，所有行星的運動軌道就不會在現在的位置，但這不是事實。

2.水星近日點的進動

水星每一百年近日點偏轉角為5600.73±0.41秒，減去地球歲差的5029″，余額571.73″為水星的百年進動。根據牛頓理論計算，金星、地球、木星等其他行星綜合作用產生的進動為528.62″，余額571.73″-528.62″=43.11″。按相對論計算，太陽引起的每百年進動43.03秒。

除了水星外太陽系還有7顆行星，木星的質量最大，是太陽質量的千分之一。做一個放大的計算：假設除了水星外還有10顆行星，它們的質量都等于木星的質量，且都位于木星的軌道上——假象木星，則這個假象木星的質量是太陽質量的1%；在100個地球年內，水星轉約415圈、木星約轉8圈。這樣，在100個地球年內，水星在假象木星的面前經過約415-8=407次，我們再放大一次，每經過一次改為一圈。

水星的進動公式是：

Δφ=N6πGM/H

其中，N為環繞圈數，G為萬有引力常數、M為引力體質量、H為行星軌道半長軸。

對于水星環繞太陽運動產生的進動有：

43.03″=N6πGM太陽/H水星 （1）

對于水星環繞這個位于木星位置上的假想天體運動產生的進動有：

Δφ=N6πG0.01M太陽/H木 （2）

（2）式除以（1）式得：

Δφ/43.03″=N6πG0.01M太陽/H木/N6πGM太陽/H水星

Δφ=43.03″0.01 N H水星/NH木

Δφ=43.03″×0.01×0.387×407÷5.2÷415

Δφ=0.0314″

這個放大了的數值只有約0.0314″。571.73″-0.0314″=571.6986″，而按照廣義相對論計算出的太陽引起的進動，只有43.03″，與所需要的數值571.6986″差了528.6686″這就否定了廣義相對論本身。

這就是說，應用愛因斯坦的廣義相對論根本就解釋不了水星的進動問題。

此外，歲差常數的任何微小變化，如萬分之一的變化，都會影響這一驗證結果，而此變化是完全可能的！

4.引力場中質量的變化

由引力場與加速參考系的等價性可知：同鐘慢尺縮的變化一樣，在加速系中物體的質量會發生變化：m=m0/[1-（v/c）2]1/2，則靜止在不同強度的引力場中的物體質量應變化。但在廣義相對論中，愛因斯坦只提時間與空間的變化，而未提及引力場中質量的變化。

我們也從沒有見到，在地球的不同高度處靜止的物體質量會發生變化。

四、引力場的幾何化不成立

在廣義相對論中引力場被幾何化了。行星不是在太陽的引力作用下運動，而是在彎曲的空間中環繞太陽運動。

這是有問題的。

A、物體間的作用總是相互的，行星在太陽造成的彎曲的空間中運動時，其離心力會作用于空間。由于離心力等于引力，行星的離心力會等值地作用于所在的空間，從而使之不再彎曲而成為標準的平直空間。這樣行星的運動就會偏離現有的運動軌道，而此不是事實。

空間為什么能約束天體的運動，它也是由原子、分子等構成的物質嗎？若是，為什么沒有在這些天體的前方，對宇宙中天體的運動產生阻力而使其靜止下來？若不是，它怎樣克服離心力？

B、太陽的質量是怎樣使周圍空間彎曲的？太陽質量的引力場造成空間彎曲，它應該同時作用于處于同一空間的行星，若考慮這雙重的作用，所有行星的現有軌道都將改變，而此不是事實！

地球軌道上的空間彎曲為什么沒有阻止漫天雪花的自由落下？！

五、引力子運動速度等于光速的悖論

黑洞的引力場足夠強，光無法逃逸出來。但是，引力子速度等于光速，光子不能離開黑洞，引力子是怎樣離開黑洞而在視界外產生引力場的？

在編寫教材和教育學生時，應該指出廣義相對論存在的這些問題，不能讓學生全盤接受。這樣才不會誤導學生。科學不是小說，正確性是其擁有存在價值的前提。我們要勇于質疑。只有質疑才有創新，才能點亮文明的曙光，尤其是我們這些教育者！