广义观测相对论:时空在爱因斯坦广义相对论中为什么弯曲?(上篇)——GOR理论的建立

“观测相对论”(observational relativity, OR),基于不同于爱因斯坦狭义相对论之逻辑前提,却导出了形式上与洛伦兹变换完全相同的“广义洛伦兹变换”,概括统一了伽利略变换和洛伦兹变换,揭示了物理学不同观测体系之间以及不同理论体系之间的对应关系,赋予玻尔对应原理更为普遍的意义.本文基于OR理论和玻尔对应原理,建立“广义对应原理”;进而,基于“广义对应原理”,将OR理论由惯性时空推广至引力时空,将爱因斯坦广义相对论由光学观测体系推广至一般观测体系,最终,建立起与爱因斯坦广义相对论同构一致的“广义观测相对论”(general observational relativity, GOR). GOR理论为我们带来了有关爱因斯坦广义相对论的全新认识：时空并非真地弯曲——客观真实的时空是不会弯曲的;与一切观测上的相对论性现象一样,所谓“时空弯曲”,并非客观的物理现实,而是观测局域性所致之观测效应. GOR理论概括统一了牛顿万有引力论和爱因斯坦广义相对论两大理论体系. GOR理论中,牛顿万有引力论和爱因斯坦广义相对论皆霍金言下之局部理论(partial theory),分属不同观...     

广义观测相对论:时空在爱因斯坦广义相对论中为什么弯曲?(下篇)——GOR理论与科学预言全文替换

“观测相对论冶(observational relativity, OR),基于不同于爱因斯坦狭义相对论之逻辑前提,却导出了形式上与洛伦兹变换完全相同的“广义洛伦兹变换冶,概括统一了伽利略变换和洛伦兹变换,揭示了物理学不同观测体系之间以及不同理论体系之间的对应关系,赋予玻尔对应原理更为普遍的意义.本文基于OR理论和玻尔对应原理,建立“广义对应原理冶;进而,基于“广义对应原理冶,将OR理论由惯性时空推广至引力时空,将爱因斯坦广义相对论由光学观测体系推广至一般观测体系,最终,建立起与爱因斯坦广义相对论同构一致的“广义观测相对论冶(general observational relativity, GOR). GOR理论为我们带来了有关爱因斯坦广义相对论的全新认识:时空并非真地弯曲——客观真实的时空是不会弯曲的;与一切观测上的相对论性现象一样,所谓“时空弯曲冶,并非客观的物理现实,而是观测局域性所致之观测效应. GOR理论概括统一了牛顿万有引力论和爱因斯坦广义相对论两大理论体系. GOR理论中,牛顿万有引力论和爱因斯坦广义相对论皆霍金言下之局部理论(partial theory),分属不同观...     

编者按

正《北京工业大学学报》于2020年第46卷第1期首次设立"学术争鸣"栏目,并刊载了北京工业大学阮晓钢教授题为"观测与相对论:光速在爱因斯坦狭义相对论中为什么不变?"的论文.1905年,爱因斯坦基于光速不变性假设,从理论上导出洛伦兹变换,建立狭义相对论,揭示物质运动的相对论性.阮晓钢教授基于观测极限假设,从理论上导出观测媒介速度不变性,概括并统一伽利略变换和洛伦兹变换,建立观测相对论.与爱因斯坦狭义相对论不同,观测相对论将物质运动的相对论性归结为观测效应,否定相对论性的客观真实性.根据观测相对论,物理学所有理论均源于观测,其中,观测数据或观测信息必须借助观测媒介传递.观测相对论告诉人们,不同的观测媒介意味着不同的观测体系,导致不同的物理学说:爱因斯坦相对论以光或     

洛伦兹变换式的一种推导

基于传统文献利用线性变换和间隔不变性导出相对论时空坐标变换关系,但对变换式y'=y,z'=z均未加证明,提出了另一种洛伦兹变换式的推导方法,从两个不同惯性系∑和∑'同时观测同一事件P,利用光速不变原理,导出了在不同惯性系中的特殊洛伦兹变换式和一般情况下的洛伦兹变换式,并说明了一般情况下的洛伦兹变换式转换为特殊洛伦兹变换式的条件。     

评《观测与相对论》

正《北京工业大学学报》本期"学术争鸣"栏目中的《观测与相对论:光速在爱因斯坦狭义相对论中为什么不变?》(以下简称《观测与相对论》),试图否定光速不变性原理,挑战爱因斯坦相对论!爱因斯坦是人类历史上最伟大的科学家。在物理学界,爱因斯犹如上帝一般地存在,而爱因斯坦相对论则犹如圣经一般。一百多年以来,爱因斯坦的     

狭义相对论的前提与全速域狭义相对论理论模型的构建原则

基于笔者提出的弥聚子论的基本概念及其中对于主要反映超高速领域物质运动与时空之间关系的爱因斯坦狭义相对论(或称"高速狭义相对论")的尝试性拓展--预言了有可能显著存在于超低速领域的低速狭义相对论效应乃至有可能显著存在于超高速和超低速领域、同时涉及介于两者之间的常速领域的全速域狭义相对论效应,对爱因斯坦狭义相对论的前提进行了评述、质疑与修正,其要点包括:第一,指出了爱因斯坦在"以狭义相对性原理为前提"的名义下所做推导的前提超出了纯粹意义上的狭义相对性原理,它实际上隐含了独立且具有潜在局限性的"伽利略极限契合原理"和"线性时空变换假设";第二,指出了依据对电磁波运动的考察和狭义相对性原理而得出的光速不变原理在其意义和作用方面存在一定的局限性,而通过对实物体运动的考察则有可能获得等价于光速不变原理或较之更具普遍意义的能够作为狭义相对论前提的原理,从而有可能更深刻、更充分地反映狭义相对论效应的物理本质乃至引发狭义相对论的变革;第三,区分了光速不变原理与"固有常数光速个例性原理",指出了狭义相对性原理不仅寓于相关时空变换表达式的高度对称性之中,还必寓于其他与物理过程相关的原理之中;第四,依据前期研究成果对狭义相对论的前提进行了更新,即扬弃了光速不变原理并代之以先前提出的实物体运动存在速度上限和下限的"双极限速原理"及与之孪生的"双极限速质量-速度关联原理",并指出了在笔者所期待的狭义相对论的变革中恰当运用"伽利略极限契合原理"或将其推广为"洛仑兹极限契合原理"乃至推广为扬弃具体极限情形的"一般性极限契合原理"以及放弃"线性时空变换假设"转而依循"时空变换数学形式的开放性原则"的必要性. 在此基础上,通过在上限速单极近似下引入质量-速度关联原理,重新推导出了爱因斯坦狭义相对论中的洛仑兹变换关系式,明确了以质量-速度关联原理取代光速不变原理的推演步骤,并使得"光速不变"(或"上限速度不变")在爱因斯坦狭义相对论中由前提蜕变为推论. 继之,分别给出了上限速单极近似和下限速单极近似下质量-速度关系的唯象推导过程,并明确了低速狭义相对论和全速域狭义相对论时空变换关系式的构建原则. 这一工作使得全速域狭义相对论完备理论模型的建立又向前推进了一步.     

“光速不变原理”和狭义相对论速度合成规则的教学讨论

狭义相对论所根据的基本原理有两条,其一是光速不变原理,其二是爱因斯坦的相对性原理,由此推出的新的相对论的时空观的内容集中表现在洛伦兹变换上,即在相对运动的两个惯性参考系∑和∑’之间,假定∑’沿 X 方向相对∑以速度 V 作匀速直线运动,一个物理事件的时间和空间坐标在两个坐标系中将满足如下的变换关系:     

狭义相对论的逻辑不自洽问题和新伽利略时空观

科学理论需要在逻辑上自洽.分析了狭义相对论对高速运动的不稳定微观粒子寿命延长的解释,发现狭义相对论的解释否定了光速不变原理或相对论性时空观.进一步分析发现,在狭义相对论"时间膨胀"和"长度收缩"的推导过程中,观察系和被观察系的指定完全相反.这一现象说明"时间膨胀"和"长度收缩"不是狭义相对论的逻辑结果,狭义相对论的逻辑结论应该是"时间收缩"和"长度收缩"(或"时间膨胀"和"长度膨胀").在狭义相对论的理论框架内不能正确地推导出运动物体的横质量,在狭义相对论的框架内得出正确横质量公式的推导都存在逻辑或物理错误.因此,狭义相对论在逻辑上是不自洽的,相对论性时空观没有实验证据.现代物理学应该建立在以局部优势引力场为相对优越参照系的新伽利略时空观的基础上.从光传播媒介对应于局部优势引力场这一原则出发,解释了迈克尔逊-莫雷实验、菲索流水光速实验和光行差现象."运动质量"可由运动物体在受电磁场或引力场作用时受力的大小与该物体的运动速度有关得到解释.不稳定粒子寿命和物理时钟受各自的运动状态影响,也可以分别由粒子衰变和物理时钟依赖的具体物理过程受其相对于局部优势引力场的运动状态的影响来解释.     

物质运动、引力势和时空结构的相对性——惯性力、“暗物质”,“暗能量”等的本质(英文)

基于当场测定的光速不变以及引力不是超距作用,引出两个原理:①极限相对固有速度取决于相对局域宇宙引力势;②物质运动会伴生引力势.结合能量守恒,澄清了能量在不同时空结构之间的变换关系,进一步验证了这两个原理,并由此澄清了惯性力的本质;通过分析由天体和星际物质整体运动引起的附加局域宇宙引力势,推导出"暗物质"和"暗能量"与时空结构之间的关系并解释其本质;在不同时空结构之间建立了更严格的时间间隔以及空间间隔变换关系,且澄清了其物理意义,并推导出了精确的相对固有速度的合成关系;由原子核中各个层次粒子的运动与局域宇宙引力势之间的相互作用解释了强相互作用、弱相互作用以及引力之间的基本关系;针对静态球对称引力场推导出爱因斯坦场方程的精确外部解,结果否定了宇宙中存在黑洞的可能性;从函数关系及物理意义上确定了弱场近似的假设条件在Schwarzschild度规中所引入的误差,该误差随着引力场强增大而增大,在极端的高场强情况下误差太大导致Schwarzschild度规失效.