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[转载]物理学不是一个完成的逻辑体系(5)

已有 142 次阅读 2025-8-30 01:56 |个人分类:问题讨论|系统分类:观点评述|文章来源:转载

        (接上文)爱因斯坦体系却难以容纳这一基本事实:按照爱氏,时空一弯曲就出现引力,就只存在局部惯性运动和局部惯性系,不再存在惯性运动和惯性系了。可是,德氏和反德氏时空又是爱氏方程的解,怎么解释呢?
       在德氏和反德氏相对论中,各自具有两种同时性:与时间坐标相同的同时性和惯性观测者的标准钟固有时相同的同时性。前者描述惯性运动和惯性系,以满相对性原理的要求。如果取这类钟的固有时为新的时间坐标,后者却恰恰与常曲率时空中的宇宙学原理的要求一致。而且,二者的同时类空3维空间都是闭合的3维球面。这样,这两种时间和同时性的关系,就给出相对性原理和宇宙学原理之间的联系;于是,宇宙学原理或者宇宙常数就成为惯性运动的起源或其存在的保证。当然,在没有与宇宙学的观测相联系之前,这仅仅是一类模型。
        观测表明,我们的宇宙渐近于德氏时空。如果把德氏时空的曲率半径与观测宇宙常数相联系,就“挑选”出德氏不变的相对论作为描述大尺度物理的候选者。我们的宇宙也就“渐近地”在满足相对性原理的德氏时空中,“挑选”出一类相对“优越的惯性系。不过,这已经超出爱氏体系。相应的引力理论和宇宙论也有待进一步建立。
        应该强调,在这里宇宙常数是作为基本常数来处理的。由这个常数、光速、牛顿引力常数和普朗克常数,可得到一个应该表征引力的无量纲常数,其量级就是刚才提到的10-120。当然应该进一步问,什么是宇宙常数或者这个无量纲常数的起源?
        与其他基本常数或其他无量纲常数的起源一样,这个问题更为基本。在2000年弦理论会议提出的跨世纪十大问题中,它首当其冲:表征物理宇宙的所有(可测量的)无量纲参数是否原则上是可计算的,或某些仅仅是由历史或量子力学等偶然确定,是不可计算的?
按照爱氏,应该是可以计算的。
          “人择原理”却不以为然。不过,又会自然导致存在无限多个宇宙的假定,每个宇宙的无量纲常数和基本规律可以全然不同;生命和人则只生存于可生存的宇宙之中。简而言之,“宙合有橐天地”(《管子?宙合》),“天外有天”,“人天合一”。进而对大宇宙系统做一些假定,同样可以对这些常数的取值给出一些限制。尽管这类假说有种种不同的哲学和宗教的含意和外延,却从“我们的宇宙”飞跃到“无限”。
        不过,作为基本测量手段的光信号,其惯性运动是共形不变的。这样,对于光信号,任何宇宙图景都应进一步推广。而且,存在无限多个曲率半径不同的德氏宇宙就并不奇怪。
         去年,美国高能物理顾问委员会公开发表了一部专著《量子宇宙??21世纪粒子物理学的革命》,介绍粒子物理面临的9大问题;位居首位的是:存在尚未发现的自然原理、新对称性和新物理学定律吗?这与陆启铿等我国学者的思路倒有些相似。
        爱氏强调,相对论“并不是起源于思辨;它的创立完全是要想使物理理论尽可能适应于观测到的事实。”“同空间、时间和运动有关的观念,决不能认为是随意的,而只能认为是由观测到的事实所决定的。”(《关于相对论》,1921年)
        当前,相对论体系和以相对论和量子理论为基础的物理学面临尖锐挑战。面对这一挑战,爱氏的观点很值得借鉴。由于爱氏相对论的基本原理存在重要的“假设要素”,相对性原理与宇宙学并不协调,必须密切结合实验和观测深入考察这些“假设要素”是否合理,是否可能消除某些不协调,是否存在新的运动学,并进而建立新的动力学。
         观测事实揭示暗宇宙在加速膨胀,渐近于德西特宇宙。这暗示着,应该考虑把相对性原理推广到德氏时空,甚至共形德氏时空,并进而建立引力理论、考察其宇宙学意义。



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