Aries Astronomical Observatory : 15.1 论“闵时空”与“物理时空”的“拓扑性”与“相对性” [相对论专题]
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15.1 论“闵时空”与“物理时空”的“拓扑性”与“相对性”
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15.1 论“闵时空”与“物理时空”的“拓扑性”与“相对性”
叶建敏温州 (DANIEL ABRAHAM)325000
DANIELWORLD1225@HOTMAIL.COM


目的:通过论文使我们明白物理时空具有“拓扑性”与“相对性”,“时间的拓扑性”是“时间的相对性”的物理基础、物理时空的“拓扑性”与“相对性”决定“绝对时空”必然是错误的。

关键词: 拓扑性、 相对性、 物理时空、 绝对时空观、 相对论时空观、 相对性假设、 闵可夫斯基时空、 伽利略变换、 洛伦兹变换、

KEY WORDS: Topology、 relativity、Physical space-time、absolute space-time concept、 relative space-time concept、Relativity hypothesis、Minkowski space-time、Galileo transformation、Lorentz transformation、

引言:我们从物理历史上就可以发现即使是到了爱因斯坦提出“相对论”的时代,科学界对于“相对性假设”、“伽利略变换”与“绝对时空”三者是等价关系的研究是从来没有提及与认真研究过的、甚至是有关三者关系的概念与讨论点都没有形成,不然像这些极其简单的数理逻辑关系、一旦科学大师们想到或注意到它们之间有什么关系,任何大师都能在一天时间里就可以发现并证明它们三者是等价关系的。

物理历史上伽利略提出“相对性假设”、“伽利略变换”由“相对性假设”推导出,在“相对时空观”诞生之前的那些年代里的物理学家、数学家如笛卡儿、牛顿等(包括伽利略本人)都知道“相对性假设”与“伽利略变换”是等价,但是他们那时候还没有“绝对时空”这个物理概念,所以有关“相对性假设”、“伽利略变换”与“绝对时空”三者的等价关系的概念与讨论也就无从谈起。

因此,爱因斯坦在提出“相对论”时,才有了居然将“相对性假设”与“伽利略变换”、“绝对时空”做了切割,而将“相对性假设”带进了“相对论”。

一、“相对性假设”、“伽利略变换”与“洛伦次变换”都无物理意义

“相对性假设”、“绝对时空”与“闵时空”都不承认与违反了质量、惯性、万有引力场、电磁场、力与加速度等动力学内容的作用,而质量、惯性、万有引力场、电磁场、力与加速度等动力学内容的作用是客观存在的,所以“相对性假设” 、“绝对时空”与“闵时空”都无物理意义而物理错误。

例如,A与B是两平行的惯性系,A系开始受力加速、B系没受力加速;根据“相对性假设”,A系可以说自己没有在受力加速、而是B系在受力加速。这样,由忽略物理动力学而只考虑运动学得出的结论是明显与物理实际不符合而错误的;这就是“相对性假设”、“绝对时空”与“闵时空”在物理上的定性错误。

因此,“伽利略变换”与“洛伦次变换”在物理上都错在“相对性假设”上,它们在描述“绝对时空”与“闵时空”里的惯性系之间的运动是自洽的,而一旦来描述“物理时空”里的受力加速的非惯性系与物理动力学问题时,就失效、错误了。

1.1 “相对性假设” 在仅单独研究运动学的“绝对时空”或“闵时空”里自洽

“绝对时空”是要求时空在速度等各种物理量变化的前提下保持时空的不变性、即要求时空与速度等各种物理量无关而独立存在的,即“绝对时空”要求时空与物质质量及运动状态无关;而“绝对时空”是“相对性假设”或“伽利略变换”单独所构建的“数学时空”的通俗名称,所以“伽利略变换”、“相对性假设”与“绝对时空”三者等价,“相对性假设”无物理意义而物理错误。

而“相对论”里面的“相对论时空——闵时空(有别于‘相对时空’)”就是“相对性假设”与“光速不变假设”共同构建的“数学时空”。“闵时空”虽然已经承认与明白时空是相对的,但是还是把错误的“相对性假设”带进来,这就使“闵时空”还是一个无物理意义的“数学时空”、其仅仅比“绝对时空”更接近真实的“物理时空”而已。

“物理时空”就是“物质场时空”、是同样承认时空相对的时空、是时空相对的物理时空,“物理时空”承认物理规律并客观描述质量、惯性、万有引力场、电磁场、力与加速度等动力学内容的作用,描述物质质量、运动速度等物理量直接影响并决定时空的组成与分布,所以“物理时空”是物理实际规律的正确与恰当理论。

而“相对性假设”在研究物体运动本质与能量的物理动力学上是错误的,仅在研究相对运动的运动学上自洽;而“绝对时空”与“闵时空”就是忽略力与加速度等物理动力学内容、只研究运动学的“数学时空”,因此无物理意义的“相对性假设”只在“绝对时空”与“闵时空”里自洽。

1.2 “闵时空”与“物理时空”即有“相对性”,又有“拓扑性”

“相对论”就错在“相对性假设”上、反“相对论”就是反“相对性假设”;“相对论”内容中去除“相对性假设”与“弱等效假设”后的一切逻辑与理论都通融自洽并有物理意义了,就是正确的“时空相对的物理时空”理论、就是“物质场时空理论”。所以,“时空相对的物理时空”与“相对论时空——闵时空”是有本质区别的。

同样,“绝对时空”与“闵时空”里有相对运动、“相对性假设”是描述“绝对时空”与“闵时空”里研究无质量的两点相对运动的数学假设,所以与“物理时空”里的考虑力与加速度等物理量的物理“相对运动”是有本质区别的。

“物理时空”里的时空就与物质质量及运动状态等有关,所以“物理时空”是“时空相对的时空”、而不是“相对论”里被“相对性假设”的错误而乱了的“相对论时空——闵时空”。然而,很多人都是在不理解“物理时空”的“相对性”与“拓扑性”、及“物理时空”与“相对论时空”有本质区别的前提下,会在推翻“相对论时空——闵时空”后,还坚持“绝对时空”、而不坚持正确的“物理时空”。

所以,“绝对时空”只有“拓扑性”而无“相对性”,而“闵时空”与“物理时空”即有“相对性”,又有“拓扑性”。

二、“物理时间”与“物理空间”一样都有“拓扑性”与“相对性”

“闵时空”即有“相对性”,又有“拓扑性”,就直接证明了爱因斯坦他自己对“闵时空”理解与表述是错误的、他自己都没有完全理解懂“相对论时空——闵时空”。

而“物理时空”是“物质存在并运动”的属性与表现,“物质存在并运动”决定“物理时空存在与分布”。我们谈宇宙有多久、有多大,就是在谈宇宙“物质存在并运动”过程有多久、范围有多大;所以离开“物质存在并运动”谈“物理时空”、或谈“物理时空”生成“物质”都是错误的。

“物理时空”具有“拓扑性”与“相对性”,“物理空间”的“拓扑性”与“相对性”,必定使物理时间同样具有“拓扑性”与“相对性”;即“物理空间”与“物理时间”都具有“拓扑性”与“相对性”。

“物理空间”是“物质存在并运动”的范围、“物理时间”是“物质存在并运动”快慢(时间段、相对性)与次序(时间点、拓扑性)的物理量。“物质存在并运动”是“物理时空”存在与分布的物理基础,所以“绝对时空”只是数学意义上的存在的“数学时空”,而非物理意义上的存在的“物理时空”。

2.1 物理时间是描述物质运动次序(时间点、拓扑性)的物理量

“物理时间”是描述物质运动的次序的物理量、表现为时间的“拓扑性”,当把宇宙做为一个物理整体来研究时,宇宙中任何不同位置点都可以同时发生物理事件;不论这些位置点彼此是否在视界之外、或有无因果关系,都与光信号的传播时间无关;这就是物理时间的拓扑性,与光速是否为有限或无穷大无关。

“物理时间”的“拓扑性”与光信号速度、光信号到达的时间是没有任何物理关系的,在牛顿时代的物理科学中就已经有了“时间的拓扑性”的萌芽思想了,认为宇宙任一时刻都有一个同一的时间点;但是牛顿在那个时代是不可能将“时间的拓扑性”正确又明晰的物理阐述出来的,以致相对论产生后,忽略了“时间的拓扑性”,认为光速有上限、就只说时间的相对性,就否认宇宙有同一时刻。

爱因斯坦所在的时代,相对论思想极其侧重强调“时间的相对性”、将“时间的拓扑性”给抹杀了;相对论将“时间的相对性”与光信号时间差绑架在一起就极度扭曲了物理时间的概念与观念、就错误的延伸出了“同时的相对性”概念。

2.2物理时间是描述物质运动快慢(时间段、相对性)的物理量

“物理时间”是描述物质运动快慢的物理量、表现为时间的“相对性”,这个几乎成了相对论时间概念的全部。

“物质存在并运动”决定“物理时空存在与分布”,就是明确指出“时间的相对性”是客观存在的,这个“时间的相对性”就是指该运动物体自身参考系的“时间的相对性”,而与周围其它运动物体的参考系无关;即不同运动物体参考系都有自己的时间进程,不同时间进程的参考系时间之间又都可以一一拓扑对应。

这个就犹如“尺缩钟慢”指的是该运动物体自身参考系的“尺缩钟慢”效应,而不是周围“物理时空”的“尺缩钟慢”。我们看到很多教科书与学生在强硬解释与学习“尺缩钟慢”效应与“洛伦次变换”时就犯了这个错误,不然“尺缩钟慢”效应与“洛伦次变换”之间因错误的“相对性假设”而引起的数学与物理逻辑错误混乱是一清二楚的。

三、物理时空的“拓扑性”与“相对性”纠正“相对论时空”的错误

“绝对时空”只是数学意义上的存在,而非物理意义上的存在;而错误的“相对论时空”却忽略了物理时空的“拓扑性”。

“物理时间”的拓扑性与光信号速度、光信号到达的时间差是没有任何物理关系的,在牛顿时代的物理科学认为宇宙任一时刻都有同一时刻;但“相对论”产生后,忽略了“时间的拓扑性”,认为光速有上限、就只说时间的相对性。

爱因斯坦所在的时代,“相对论”思想极其侧重强调“时间的相对性”、将“时间的拓扑性”给抹杀了;“同时的相对性”概念,是爱因斯坦不知道“时间的拓扑性”的前提下将“时间的相对性”与光信号的时间差绑架在一起而延伸出的错误概念,“相对论”起先就是凭借“同时的相对性”错误概念(越谬越有人注意)而招揽注意力、推广理论的。

3.1 “时间的拓扑性”是“时间的相对性”的物理基础

只有“时间的拓扑性”的存在,才允许不同参考系有不同的时间进程,这就是“时间的相对性”; 不同参考系有不同时间进程的“时间的相对性”,就是“时间的拓扑性”的物理表现,即“时间的相对性”依“时间的拓扑性”而存在。

“时间的相对性”依“时间的拓扑性”而存在,即“时间的拓扑性”是“时间的相对性”的物理基础、没有“时间的拓扑性”就没有“时间的相对性”。

而“时间的相对性”依存于“时间的拓扑性”,就是说明宇宙任一时刻都有同一时刻的,这与光信号的速度、及其传播时间无关。

3.2 物理时空的“拓扑性”与“相对性”决定“绝对时空”必然是错误的

“物质存在并运动”决定“物理时空”的客观存在与分布,那么“绝对时空”只是数学意义上的存在,而非物理意义上的存在。

“物质存在并运动”决定“物理时空”的客观存在与分布的具体表现就是物理时空的“拓扑性”与“相对性”;同样,物理时空的“拓扑性”与“相对性”的客观存在,是强有力的证明了“绝对时空”是必然错误。

而“绝对时空”就是要求时空无“拓扑性”与“相对性”的,所以必然错误;只有理解了这点,才能理解“绝对时空”的必然错误、或在否定“相对性假设”与“相对论时空”之后不会重新相信早就被已经证明是错误的“绝对时空”了。





参考书目


1. 《数学物理学百科全书》第1卷 科学出版社 2008年 中英文版
2. 《普通物理学》(上中下)三册 高等教育出版社 1982年版
3. 《光怪陆离的物质世界》 商务印书馆 2008年版
4. 《广义相对论引论》 北京大学出版社 1997年版
5. 《电动力学简明教程》 北京大学出版社 1999年版
6. 《温度体系理论——最高温度与粒子的临界温度》 叶建敏 著 2005年版
7. 《物理量的总关系理论——质量、能量、速度、时空的物质场本质》 叶建敏 著 2006年版
8. 《量子力学原理》 北京大学出版社 2008年版
9. 《时空和运动着的物质》 贵州人民出版社 2000年版
10. 《物理宇宙学讲义》 北京大学出版社 2002年版
11. 《高等数学》 浙江大学出版社 1992年版
12. 《高温超导物理》 北京大学出版社 1998年版
13. 《量子力学导论》 北京大学出版社 1998年版
14. 《核反应堆动力学基础》 北京大学出版社 2007年版
15. 《简明量子场论》 北京大学出版社 2008年版
16. 《热大爆炸宇宙学》 北京大学出版社 2001年版
17. 《超弦史话》 北京大学出版社 2005年版
18. 《引力场与量子场的真空动力学图象》 电子工业出版社 陈蜀乔 著 2010年版
19. 《夸克与盖尔曼》 湖南科学技术出版社 1999年版
20. 《物理实验》 武汉大学出版社 2010年版
21. 《核与粒子物理导论》 中国科学技术大学出版社 2009年版
22. 《粒子物理和场论》 李证道 著 上海科学技术出版社 2006年版


 
2013/7/9 8:43
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