宇宙膨胀的阴影下面（22）  科学解读焉能如此随意

我曾经在博文中对宇宙存在膨胀进行过质疑，认为其产生在逻辑上是存在问题的。但这并未在学术上得到天文界的认同，令人困惑。思虑再三，估计其原因可能是通常都认为前苏联数学家弗里德曼曾经得到过广义相对论引力场方程的膨胀解，人们就将其解读为广义相对论对宇宙膨胀说法的支持，从此也就无条件支持该说法，排斥所有对其的异议。但这样的解读是十分勉强的。我们知道，广义相对论引力场方程是一个二阶张量方程，其度规gμν反映在引力场中引力势或引力场强度的时空分布情况，而Tμν为能量-动量张量，其中各分量分别对应于时空中物质的能量或动量的有关数据，反映了物质的分布和运动状况。引力场方程应该是根据Tμν的有关数据来了解引力场强度的时空分布的。其解当然是对应于引力场的。得到了所谓膨胀解，也只能反映引力场的特征，不能用来证明宇宙存在膨胀！上述对膨胀解的解读显然是不科学的。然而类似不靠谱的解读并不仅限于此，将引力的本质理解为物质的质量造成了时空弯曲，或许也是一例。

由于才疏学浅，我的时空概念仍然比较陈旧：时间和空间不过是人们据以观察或衡量物质运动情况的工具，实际上也就是参考系。它们并非实质上的客观存在，也不具备任何物质的属性。既然如此，引力就难以对其发生作用了，就不会因为受到物质质量的影响而产生形变，因为尚未有人给出物质存在造成时空弯曲的物理机制。相对而言，在巨大引力的作用下发生光线偏转倒是可以给予科学解释的。因为光具有波粒二象性，也就是说它具有物质的属性，在受到强大引力场的作用下光线发生偏转，通过一般的力学常识就能解释，不足为奇。但这显然和时空弯曲并无任何关系。

网上有关资料说到，爱因斯坦当年是通过等效原理推导出物质分布使时空发生弯曲的。物体在惯性力场中做惯性运动，根据等效原理，在引力场中也应当同样做惯性运动，这意味着在引力场中该物体也存在加速度，该加速度源于形成引力场的物质，所以引力场中每一处的引力的加速度方向总是指向相应物质的质心。在引力场中做惯性运动表明每一处都存在加速度，而加速度方向总是指向物质质心，因此物体在引力场中每经过一处，惯性运动的方向就会发生变化，这意味着引力场中物体的惯性运动轨迹一定是曲线，从而认为是物质的存在使时空发生了弯曲。认为只要通过有关的几何知识就可以依然得到在引力场中自由物体的惯性运动循直线进行，也就是利用合适的数学工具黎曼几何才创建了广义相对论。但该说法是相当勉强的。

由于孤陋寡闻，我难以搞清楚广义相对论是否真是如此产生的。总觉得物体在没有固有速度时，其受到某一引力场的作用而运动，在没有外力作用的情况下是不可能离开该引力场而进入到到另一引力场的领域中去的，也就不会出现加速度方向的指向发生改变的情况。它只能循引力源方向不断加速运动，直到与引力源相撞为止。实际上，上述解读仅考虑了加速度与运动方向一致的情况，把加速度方向的改变认定是运动方向的变化，会使运动轨迹由直线变成曲线了，这是十分片面、草率的！因为在惯性运动中的自由物体具有的加速度不是都和运动方向一致的。具有一定速度的物体在受到旁侧引力的作用产生的往往是指向引力源的向心加速度。它和物体的运动方向通常是不一致的。鉴于这一情况，物体的惯性运动轨迹当然均非直线。只要按照上述解读的逻辑，根本无需引进引力场的概念就可以得到时空弯曲的结论。这显然是难以取信于人的。

黎曼几何本身就从数学的角度认为时空是弯曲的，根本和引力没有任何关系，说引力的存在造成了时空的曲率就不知从何谈起。根据广义相对论依据的等效原理可知，引力场中物体的运动与在惯性场中的运动是等效的，其轨迹是曲线也应该是司空见惯的，根本用不着引入所谓的时空弯曲来解释。

实际上引力场是无处不在的，任何物质都会产生自己的引力场，任何物体都不可能摆脱其它任何引力场的作用。可以认为任何物体所受到引力场的影响是所有物质共同作用的结果，只是其影响互不相同而已。只要产生有关引力场的所有物质有一个共同的质量中心，加速度就会永远指向该点，加速度的方向就会永远保持不变，根本无需也不能用时空弯曲来解释。

在谈到广义相对论时人们常说：引力决定了时空的曲率，物体的运动就取决于后者，这是十分荒谬的。如果在某一时空点因为物质的分布而具有相应的曲率，该处的天体应该就受到其制约而只能呈现特定的运动状态，但从现有天体力学知识就能知道，天体的运动并不唯一地取决于其所受到的引力，也取决于它所具有的速度，在宇宙空间位于某一点的天体可以由于初始速度方向和大小的的不同而具有无数条不同的曲率的运行轨道，既可以是椭圆轨道，也可以是抛物线轨道或抛物线轨道，这与该处时空的曲率有什么关系呢？而根据广义相对论依据的广义协变原理可知，一切参考系都应该是平权的，也就是说上述天体力学知识揭示的规律在一切参考系中都可成立，这不是用时空的曲率才能解释的。

由以上分析可知，用所谓时空弯曲来解读广义相对论是存在众多问题的。事实就是人们根据某些似是而非的错误认识，对广义相对论进行了随心所欲的解读，并使其成为一种经典的认识，用以在涉及宇宙的研究领域中充当教师爷的角色，成功地排斥了不同的学术观点，其危害是不容小觑的。由于对广义相对论只是一知半解，上述看法不过只是一孔之见，敬请有识之士指出其中的错谬。尽管如此，我觉得为了科学事业的健全发展，还是必须提醒一声：对科学问题的解读不能如此随意！