眾所周知,21世紀(jì)物理學(xué)又出現(xiàn)嚴(yán)重危機,預(yù)示著物理學(xué)的基礎(chǔ)面臨新的一輪變革!兜谌龝r空理論與平直時空中的引力和宇宙學(xué)》詳細(xì)分析了當(dāng)前物理學(xué)時空、引力和宇宙學(xué)理論中存在的基本問題,提出一套完整解決方案,試圖替代現(xiàn)有的愛因斯坦理論體系,徹底解決物理學(xué)的困難。
《第三時空理論與平直時空中的引力和宇宙學(xué)》證明,宏觀和微觀相互作用過程實際上都沒有洛倫茲變換不變性。通過放棄運動相對性原理、保留光速不變原理、引入絕對靜止參考系和非慣性相互作用,《第三時空理論與平直時空中的引力和宇宙學(xué)》建立了第三種時空理論。它與實際物理過程更相符,能為現(xiàn)代物理學(xué)和宇宙學(xué)提供更合理的基礎(chǔ)。
《第三時空理論與平直時空中的引力和宇宙學(xué)》證明廣義相對性原理不成立,引力的幾何化描述不可能。所謂的奇異性黑洞由引力的彎曲時空描述方式引起,與自然本性無關(guān)。將愛因斯坦引力場方程施瓦西解的測地線方程變換到平直時空中描述,得到與速度有關(guān)的修正的牛頓引力公式。在平直時空的基礎(chǔ)上重建引力理論,同樣可以解釋廣義相對論的所有實驗,還能用來處理許多愛因斯坦引力理論無能為力的問題。
采用《第三時空理論與平直時空中的引力和宇宙學(xué)》的引力理論,直接利用多普勒紅移公式,就能很好地解釋Ia超新星高紅移。宇宙學(xué)就不需要暗能量、非重子暗物質(zhì)和加速膨脹的假設(shè),天體物理學(xué)中的許多困難問題也隨之迎刃而解。書中還討論了漩渦星系暗物質(zhì)的起源和類星體的本質(zhì)問題。
適讀人群 :本書可以作為大學(xué)物理系學(xué)生、教師,物理學(xué)研究人員,哲學(xué)工作者,科學(xué)傳播工作者,以及對基礎(chǔ)科學(xué)感興趣的廣大讀者的參考書。
《第三時空理論與平直時空中的引力和宇宙學(xué)》提出第三時空理論,試圖替代現(xiàn)有的愛因斯坦理論體系,徹底解決物理學(xué)的困難。
自序
我與相對論的四十年搏斗史——從一個崇拜者到一個改造者的歷程
自從愛因斯坦建立相對論以來,現(xiàn)代物理學(xué)取得巨大的成就,但也導(dǎo)致無數(shù)疑惑和困難。愛因斯坦相對論體系是一個美女與怪獸混成的復(fù)合體,讓人愛憎交織。我已與這個物理怪獸爭斗了大半生,自信勝負(fù)已見分曉。
特別是美國《現(xiàn)代物理學(xué)》雜志今年6月期發(fā)表了我的“微觀相互作用過程沒有洛倫茲變換不變性的證明”文章后,相信已經(jīng)塵埃落定。微觀過程破壞相對性原理,愛因斯坦狹義相對論就只!肮馑俨蛔儭边@半壁河山了,與狹義相對性原理一脈相承的廣義相對性原理也成了無根之木、無源之水。在此之前,新一代時空、引力和宇宙學(xué)理論已經(jīng)被建立,可以完全取代愛因斯坦體系,成為物理學(xué)家新的工作平臺。新的工具設(shè)計更為合理,使用簡單而且更高效,蹩腳的老工具可以放進(jìn)收藏箱了。
回顧從一個崇拜者變成一個改造者的歷程,清點一下愛因斯坦理論體系中哪些東西值得保留、哪些東西應(yīng)當(dāng)被拋棄,將已經(jīng)發(fā)表和尚未發(fā)表的一大堆文章整理成書,以饗讀者,已勢在必行,于是就有了本書。本書還介紹了國內(nèi)幾位非主流物理學(xué)者完成的非常精彩的實驗。這些學(xué)者們?nèi)倘柝?fù)重,經(jīng)過長期艱苦奮斗取得的卓越成就,是中國基礎(chǔ)物理學(xué)原創(chuàng)性研究的希望所在。
……
20世紀(jì)90年代,我有幸在北大物理系旁聽了俞允強教授的“宇宙學(xué)”課程。由于受“文革”思潮的影響,我以前一直以為宇宙學(xué)是一門偽科學(xué)。直到完整地聽完這門課,才知道已經(jīng)可以將宇宙學(xué)當(dāng)作一門科學(xué)來研究了。尤其是宇宙學(xué)中基本粒子只有三代的證明,給我極其深刻的印象。宇宙學(xué)居然可以為粒子物理學(xué)指點迷津,真是匪夷所思。還有就是宇宙微波背景輻射給出的曲線與普朗克黑體輻射曲線的符合程度,簡直讓我膽戰(zhàn)心驚。更妙的是從微波背景輻射的不對稱性分析中,宇宙學(xué)家實際上已經(jīng)找到絕對靜止參考系。
……
于是仿佛回到了四十年前的起點,曾經(jīng)從這里出發(fā),最終又回到這里。就像站在埃舍爾畫中教堂的尖頂,看那無窮回旋上升的梯階上,面色凝重、腳步匆匆的僧侶。四十年的含辛茹苦、風(fēng)雨兼程,被凝縮成“相對性原理不可能”八個字。
……
愛因斯坦是科學(xué)史上的一座高峰,代表了他那個時代的高度。但如果后人只是高山仰止,就未免眼光短淺,F(xiàn)在的情況有點像中世紀(jì)后期的西歐,作為基督教神學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)的亞里士多德學(xué)說受到普遍的懷疑。盡管如馬克思稱道的那樣,亞里士多德哲學(xué)代表了人類古代社會智慧的頂峰。文藝復(fù)興和新世紀(jì)科學(xué)啟蒙的一個重要特征,就是高舉批判亞里士多德哲學(xué)的大旗。人們用懷疑和理性的眼光,重新審視一切曾經(jīng)被當(dāng)作教條的戒律。對亞里士多德的批判使人類的理性得以充分解放,為牛頓科學(xué)理論體系的建立掃清了障礙。
同樣,愛因斯坦不是不可跨越的,而是應(yīng)當(dāng)跨越。就像科學(xué)史上的其他曾經(jīng)輝煌過的理論一樣,愛因斯坦體系已經(jīng)完成了它的歷史使命。愛因斯坦的科學(xué)遺產(chǎn)需要繼承,但目前更重要的是,全面清除愛因斯坦體系帶給物理學(xué)的負(fù)面影響。20世紀(jì)愛因斯坦對牛頓體系矯枉過正,21世紀(jì)的物理學(xué)需要再次回調(diào)。物理學(xué)需要返璞歸真,在某種程度上恢復(fù)物理學(xué)古典時代的朗月清風(fēng)。在絕對靜止參考系基礎(chǔ)上重建整個物理學(xué)大廈,這是物理學(xué)獲得新生的必由之路。這種物理學(xué)新思維的浪潮實際上早已經(jīng)風(fēng)生水起,其洪流必將勢不可擋。任何因循守舊、固步自封,試圖阻擋科學(xué)進(jìn)步的人,必將受到歷史無情的嘲笑。物理學(xué)的光榮歷史必將再次被改寫,這是二十一世紀(jì)物理學(xué)家的使命。
自20世紀(jì)初物理學(xué)革命以來,西方世界深受相對主義和非確定論的影響。加上上帝創(chuàng)世論根深蒂固的宗教情結(jié),當(dāng)前西方科學(xué)界正陷入唯心主義星相學(xué)的泥塘而不能自拔。反之,中國科學(xué)界一直有著崇尚唯物論的傳統(tǒng),因果律和物質(zhì)不滅觀念是深植在骨髓中的。尤其在非主流學(xué)者中,為物理學(xué)尋找更堅實的邏輯和科學(xué)基礎(chǔ)的探索一直非;钴S。因此我相信這次幸運之神將降臨在中國,將由中國人來完成這個偉大的使命。我真誠地希望學(xué)術(shù)界有更多的年輕人能看到物理學(xué)發(fā)展的正確方向,擺脫愛因斯坦體系思維方式的桎梏,投身到這個新事業(yè)中來,這才是中華民族在世界科學(xué)舞臺上重新崛起的希望所在。
本書體系龐大,內(nèi)容繁多,歷時彌久。由于大多是原創(chuàng)之作,百密一疏,千慮一失,錯誤在所難免。歡迎讀者批評指正,本人不勝感激。
梅曉春
梅曉春,男,1953年生,現(xiàn)任福州原創(chuàng)物理研究所所長。長期在國內(nèi)高校和研究所從事教學(xué)和物理學(xué)基礎(chǔ)研究,范圍涉及量子力學(xué),量子場論,粒子物理學(xué),非線性物理學(xué),熱力學(xué)與統(tǒng)計物理學(xué),時空、引力理論與宇宙論等,在國內(nèi)外物理學(xué)專業(yè)刊物上發(fā)表過許多重要論文。建立第三時空理論,在平直時空中重建引力與宇宙學(xué)理論,試圖全面取代愛因斯坦理論體系,徹底解決當(dāng)前天體物理學(xué)和宇宙學(xué)中出現(xiàn)的許多基本問題。證明微觀束縛態(tài)電磁推遲相互作用過程和量子場論高階微擾重整化過程破壞時間反演對稱性,重新構(gòu)造量子場論的CPT變換理論,為非平衡統(tǒng)計物理學(xué)奠定微觀基礎(chǔ),使平衡與非平衡統(tǒng)計物理學(xué)的描述達(dá)到統(tǒng)一。提出量子力學(xué)的位形空間全同多粒子系綜解釋,還原微觀世界的本來面目。
序一 一個理論物理學(xué)家的探索與思考
序二 一本關(guān)于時空新理論的專著
自序 我與相對論的四十年搏斗史——從一個崇拜者到一個改造者的歷程
上篇 第三時空理論
第一章 建立第三時空理論的必要性和可能性
1.1 宇宙學(xué)觀察與相對論性原理之間的矛盾
1.2 微觀相互作用理論沒有洛倫茲變換不變性
1.3 經(jīng)典電磁理論的協(xié)變性變換存在的問題
1.4 時空的相對性與事件的絕對性不相容
1.5 運動相對性原理的超驗性
1.6 時空理論中引入加速過程的必要性
1.7 度量尺度可變的絕對時空理論
1.8 物理學(xué)規(guī)律的不變性與運動方程形式的可變性
1.9 絕對空間與絕對運動探測實驗
第二章 微觀粒子相互作用理論沒有洛倫茲變換不變性的證明
2.1 相空間因子d3p/E沒有洛倫茲變換不變性
2.2 旋量場運動方程和電磁相互作用哈密頓量的洛倫茲變換
2.3 場算符對易關(guān)系和傳播函數(shù)的洛倫茲變換
2.4 低階過程躍遷幾率振幅的洛倫茲變換
2.5 束縛態(tài)粒子相互作用過程的洛倫茲變換
2.6 量子場論高階微擾重整化過程的洛倫茲變換
2.7 討論
第三章 狹義相對論動力學(xué)方程沒有洛倫茲變換不變性的證明
3.1 物理量協(xié)變性定義存在的問題
3.2 狹義相對論動力學(xué)方程的洛倫茲變換
3.3 相對性原理與光速不變原理的相容性問題
3.4 牛頓力學(xué)運動方程的伽利略坐標(biāo)變換
第四章 經(jīng)典電磁理論沒有洛倫茲變換不變性的證明
4.1 電磁場及其運動方程的相對論變換
4.2 四維電流密度協(xié)變公式的推導(dǎo)和存在的問題
4.3 電磁場的相對論變換導(dǎo)致的問題
4.4 運動電荷產(chǎn)生的磁場的絕對性
4.5 電磁場和洛倫茲力的直接洛倫茲變換
4.6 介質(zhì)中電磁場的相對論變換
4.7 電磁現(xiàn)象具有絕對性的實例
4.8 單個帶點粒子推遲電磁場的洛倫茲變換
4.9 單個帶電粒子推遲電磁場和宏觀電磁場的關(guān)系
第五章 狹義相對論邏輯系統(tǒng)存在的基本問題
5.1 同時的相對性不可能成立的證明
5.2 時空佯謬問題
5.3 相對運動速率V ′=V與光速不變的相容性問題
第六章 由加速過程產(chǎn)生的運動速度和運動質(zhì)量具有絕對性
6.1 由加速過程產(chǎn)生的運動速度和運動質(zhì)量的絕對性
6.2 引入不等價慣性參考系概念的必要性
第七章 度量尺度可變的絕對時空理論
7.1 不等價慣性系間光速不變與洛倫茲收縮的絕對性
7.2 等價慣性系之間洛倫茲收縮的表觀相對性
7.3 存在絕對靜止參考系的必要性和可能性
7.4 超光速運動的可能性問題
第八章 度量尺度可變的絕對時空中的動力學(xué)
8.1 絕對靜止參考系的運動質(zhì)量、能量動量和運動方程
8.2 地球慣性參考系的運動質(zhì)量、能量動量和運動方程
8.3 不等價慣性參考系間三維力的變換
8.4 力矩平衡佯謬的消除
8.5 質(zhì)能關(guān)系
第九章 度量尺度可變的絕對時空中的電磁場方程
9.1 不等價慣性參考系間電磁場方程的變換
9.2 地球參考系與絕對靜止參考系間電磁場方程的變換
第十章 絕對空間與絕對運動探測實驗
10.1 邁克爾遜干涉實驗的絕對性解釋
10.2 薩格納克效應(yīng)的絕對運動解釋
10.3 絕對靜止參考系中的多普勒頻移
上篇 參考文獻(xiàn)
中篇 平直時空中的引力理論
第十一章 引力理論幾何化描述的不可能性
11.1 廣義相對性原理不可能成立
11.2 廣義相對論實驗必須采用標(biāo)準(zhǔn)尺和標(biāo)準(zhǔn)鐘重新計算
11.3 奇異性黑洞不可能存在
11.4 廣義相對論關(guān)于星體崩坍的計算存在的問題
11.5 彎曲時空引力理論的能量和角動量守恒問題
11.6 在平直時空中重建引力理論
11.7 朱永煥切向渦旋引力實驗
第十二章 廣義相對性原理不可能成立的證明
12.1 引力和慣性力局部不等價
12.2 靜止在轉(zhuǎn)盤上所受合力為零引力場時空不可能彎曲
12.3 強等價原理不可能成立
12.4 光譜引力紅移的物理本質(zhì)
12.5 引力場中時間延緩的本質(zhì)
12.6 等效原理產(chǎn)生的不一致性問題
第十三章 廣義相對論實驗必須采用標(biāo)準(zhǔn)尺和標(biāo)準(zhǔn)鐘重新計算
13.1 采用標(biāo)準(zhǔn)尺和標(biāo)準(zhǔn)鐘的必要性
13.2 球?qū)ΨQ引力場施瓦西度規(guī)的坐標(biāo)變換
13.3 對廣義相對論實驗的重新計算
第十四章 密度均勻空心球和實心球內(nèi)部引力場方程的精確解
——奇異性黑洞不可能存在的證明(
14.1 前言
14.2 球?qū)ΨQ引力場方程的施瓦西內(nèi)部解
14.3 均勻空心球體內(nèi)部引力場方程的嚴(yán)格解
14.4 空心球度規(guī)積分常數(shù)的計算
14.5 空心球內(nèi)部度規(guī)的奇異性
14.6 實心球體內(nèi)部度規(guī)的奇異性與黑洞
14.7 奇點定理與黑洞理論合理性問題的討論
第十五章 密度均勻細(xì)圓環(huán)和雙球體引力場的奇點問題
——奇異性黑洞不可能存在的證明(
15.1 細(xì)圓環(huán)靜態(tài)質(zhì)量軸對稱分布引力場
15.2 雙球體靜態(tài)質(zhì)量軸對稱分布引力場
15.3 廣義相對論與牛頓引力理論的漸近一致問題
15.4 愛因斯坦引力場方程合理性問題的討論
第十六章 廣義相對論關(guān)于星體崩塌成黑洞的計算是錯誤的
——奇異性黑洞不可能存在的證明(
16.1 前言
16.2 星體崩塌過程的改進(jìn)型計算
16.3 羅伯特?奧本海默的計算
16.4 關(guān)于隨動坐標(biāo)的討論
第十七章 廣義相對論中角動量的定義和守恒問題
17.1 前言
17.2 王令雋理論簡介
17.3 科爾解與施瓦西解的嚴(yán)格變換
17.4 討論
第十八章 建立在愛因斯坦引力場方程
施瓦西解基礎(chǔ)上的牛頓引力修正公式
18.1 施瓦西解描述的測地線方程
18.2 平直時空中修正的牛頓引力公式
18.3 粒子在彎曲時空球?qū)ΨQ引力場中的運動
18.4 粒子在平直時空球?qū)ΨQ引力場中的運動
18.5 光子在彎曲時空球?qū)ΨQ引力場中的運動
18.6 光子在平直時空球?qū)ΨQ引力場中的動力學(xué)方程
18.7 引力紅移
18.8 宇宙中光的速度和中微子超光速問題
第十九章 建立在平直時空基礎(chǔ)上的引力場方程
19.1 前言
19.2 引力運動質(zhì)量和類磁引力
19.3 平直時空中的引力場方程
19.4 引力推遲力與朱永煥切向渦旋力
19.5 平直時空中描述的引力的其他性質(zhì)
第二十章 修正的引力公式在天體物理學(xué)中的應(yīng)用
20.1 愛因斯坦理論無法解釋的引力現(xiàn)象
20.2 對"先驅(qū)者號"反常等現(xiàn)象的解釋
20.3 繞地球軌道運動陀螺的進(jìn)動(GP-B實驗
20.4 旋轉(zhuǎn)中子星的引力場問題
20.5 黑洞吸積問題
中篇 參考文獻(xiàn)
下篇 平直時空中的宇宙學(xué)
第二十一章 宇宙學(xué)困難的起源與徹底解決方法
21.1 當(dāng)前宇宙學(xué)困難的起源
21.2 宇宙學(xué)困難的徹底解決方法
21.3 渦旋星系暗物質(zhì)問題的消除
21.4 類星體紅移的本質(zhì)和星系的晚期演化
第二十二章 羅伯遜-沃克度規(guī)存在的問題
22.1 度規(guī)紅移與多普勒紅移不相容
22.2 度規(guī)紅移公式不可能描述非勻速膨脹的宇宙
22.3 R(t隨時間變化時羅伯遜-沃克度規(guī)沒有常數(shù)曲率
22.4 羅伯遜-沃克度規(guī)不滿足光速不變原理
22.5 計算Ia超新星紅移的公式存在的其他問題
第二十三章 弗里德曼宇宙學(xué)方程需要修正
23.1 從牛頓引力方程導(dǎo)出弗里德曼方程
23.2 隨動坐標(biāo)與動態(tài)能量動量張量
23.3 采用動態(tài)能量動量張量的宇宙學(xué)運動方程
第二十四章 宇宙暴漲理論不可能成立的證明
24.1 早期宇宙的運動方程
24.2 宇宙初始條件參數(shù)的計算和運動方程的平衡
24.3 宇宙年齡的計算
24.4 視界和平坦性疑難問題的消除
第二十五章 宇宙膨脹的速度和加速度
25.1 描述宇宙膨脹的參考系
25.2 宇宙膨脹的速度和加速度
25.3 宇宙膨脹的初始條件
第二十六章 宇宙學(xué)紅移和高紅移超新星哈勃圖
26.1 宇宙學(xué)紅移的計算
26.2 Ia超新星紅移
第二十七章 修正的宇宙學(xué)方程、哈勃常數(shù)、暗物質(zhì)和宇宙年齡
27.1 修正的宇宙學(xué)運動方程
27.2 哈勃常數(shù)
27.3 非重子暗物質(zhì)
27.4 宇宙年齡
第二十八章 半徑有限薄圓盤引力場的數(shù)值計算方法與渦旋星系的旋轉(zhuǎn)曲線
28.1 前言
28.2 半徑有限密度均勻薄圓盤的引力場和旋轉(zhuǎn)曲線
28.3 半徑無限密度指數(shù)衰減薄圓盤引力場旋轉(zhuǎn)曲線
28.4 半徑有限密度指數(shù)衰減薄圓盤引力場旋轉(zhuǎn)曲線
28.5 銀河系的旋轉(zhuǎn)曲線與暗物質(zhì)
28.6 非重子暗物質(zhì)問題的討論
第二十九章 類星體紅移的本質(zhì)與星系的晚期演化
29.1 類星體紅移的本質(zhì)之爭
29.2 類星體是高速旋轉(zhuǎn)的晚期星系
29.3 類星體紅移的本質(zhì)
29.4 類星體的噴流與高能宇宙線
29.5 星系的晚期演化過程
下篇 參考文獻(xiàn)
實驗篇
第三十章 繞地球運動衛(wèi)星上科里奧利力效應(yīng)檢驗等價原理的實驗
30.1 非慣性參考系的科里奧利力
30.2 繞地球運動衛(wèi)星的科里奧利力實驗
30.3 討論
第三十一章 帶電粒子在電磁場中相對論運動的穩(wěn)定性分析
與建造無輻射損耗同步回旋加速器的可能性
31.1 前言
31.2 對布魯埃特實驗結(jié)果的分析
31.3 帶電粒子在均勻電場中的相對論運動
31.4 帶電粒子在周期電場中的相對論運動
31.5 帶電粒子在均勻磁場中的相對論運動
31.6 帶電粒子在向心電力場中的相對論運動
31.7 建造無輻射損耗同步回旋加速器的可能性
31.8 討論
第三十二章 用卡文迪許扭秤測量切向渦旋力的實驗
32.1 朱永煥實驗簡介
32.2 朱永煥渦旋力性質(zhì)分析
32.3 朱永煥渦旋力的應(yīng)用
第三十三章 絕對空間與絕對運動探測實驗
33.1 劉振永絕對空間探測實驗簡介
33.2 實驗原理與原理設(shè)置
33.3 劉振永實驗的解釋
第三十四章 帶電粒子高速運動時能量和軌道異常實驗
34.1 季灝實驗簡介與評述
34.2 用量熱法驗證相對論質(zhì)速關(guān)系
34.3 不同能量電子在均勻磁場中運動軌跡的實驗
34.4 關(guān)于電子洛倫茲力和能量測量的實驗
34.5 季灝實驗的解釋
34.6 討論和建議
實驗篇參考文獻(xiàn)
附錄與后記
附錄一 量子場論中旋量場傳播函數(shù)洛倫茲變換不變性的證明存在的錯誤
附錄二 同時的相對性不可能成立的進(jìn)一步討論
附錄三 王力軍等"超光速實驗"計算存在的問題
附錄四 三維平直空間中的二維曲面
后 記