1.之所以是民科文,是因为“我相信我是对的”,但是我又拿不出完整的逻辑链,这种行为常被喻为民科的蜜汁自信,下面我们就来聊聊关于狭义相对论基本时空变换关系?接下来我们就一起去了解一下吧!

狭义相对论基本时空变换关系(一篇关于广义相对论时空弯曲的民科文)

狭义相对论基本时空变换关系

1.

之所以是民科文,是因为“我相信我是对的”,但是我又拿不出完整的逻辑链,这种行为常被喻为民科的蜜汁自信。

本来想着搞搞狭义相对论就可以了,指指点点、写写画画,虽然会引起某些人的不满,他们却也无可奈何,因为都是初等知识、简单逻辑,他们再不忿,找不到逻辑错误,也只能是哼哼哼哼。

按道理来说,有哼哼的,也该有嗯嗯的、噢噢的和哦哦的,然后有聪明才子登高博见。然鹅,两年多的思辨论战、嬉笑怒骂,常被当作蝇营狗苟。也罢,自己充一充大头鹅,硬上吧!

我当初说狭义相对论时,是维护相对论,只不过是词语上有些直白了,信口直说绝大部分人没有看透狭义相对论,损了他们的面子。但是简单的推导过程在那里摆着,而我又认为相对论是正确的,所以无论从立场上还是逻辑角度来讲,他们除了面露狰狞,也别无他法。

而广相我是一定学不会的,如果强行解读,不可避免地要犯一些错误,那为什么还要硬上?请将不如激将,有了这么一个机会,一个外行来说广相,吹牛到了他们擅长的领域,且看舞台上的表演吧。

2.

废话说了不少,言归正传。话说不是早有一众武林高手、名门大师登凌绝顶,论华山剑,破碎虚空,解开了宇宙的真相嘛——“弯曲时空” !嗯,嗯,事情就是这么个事情,情况就是这么个情况。

不过事情还得看具体的事情,情况还得看当时的情况。我们不说科学研究,单从科普角度来讲,狭义相对论说的“尺缩钟慢”,就不如说“时空交叉”更容易理解,参见我的其它文章。而广义相对论用“弯曲时空”来进行科普,不如说“时空穿越”更直观。

在与某网友交流时,我是这么说的,【“平直时空”和“弯曲时空”并不是一个好的科普词汇,严谨些说,狭义相对论描述的是“均匀时空”,广义相对论描述的是“非均匀时空”。但这些词均未触及本质,不如说“时空平行”、“时空交叉”和“时空穿越”更显得直观。】,这个回复中, “但这些词均未触及本质”, 这句话如果细细追究,的确是说的欠妥,其它还算中规中矩。

到了该同学的地盘,就得听他的:【均未涉及本质是吧?那你告诉我Riemann curvature tensor 与你所谓的时空(manifold)上的dual vector作用非零时,所包含的那些不“交叉”的时空(就是manifold )该怎么叫?line element没有定义,metric 没有定义,还谈时空穿越?还有Killing vector field 、geodesic 你是否清楚呢?】

篇幅原因,其它内容就不贴了。这应该能代表该领域内的绝大部分的声音:“你对高等数学一无所知,竟敢在这里胡言乱语!”

3.

我对这样子的科学态度是有些意见的。虽然我不知道你的“黑盒子”里是什么东东,不会操控高级数学工具,但是“我的盒子是透明的”,两相比较输入条件和输出结果,还是有参考性的。我虽然不能确定你的错误,但是我的盒子是全透明的,你看到我的错误,可以指出,也可以一哂了之。如果看不到错误,你是不是就该想一想了。

另外,我说“弯曲时空”这个词语不如“时空穿越”直观,并没有说这个词是错误的。就如同狭相中的“尺缩钟慢”这种说法,只能限定在具体的条件中,不如“时空交叉”适用更广泛,无需条件限定。不过这句话:“这些词均未触及本质”,细细追究,是说的欠妥,因为“本质”这个词语已经倾向于哲学化了,到了哲学层面就是说不清道不明了,到底什么才是“本质”,不好说,不好说。

“弯曲时空”的局限性在哪里,盲区是什么?

先看输入条件,基础是狭义相对论,这是毋庸置疑的,加上广义相对性原理和等效原理。然后是黑盒子,黑盒子后面的输出是“弯曲时空”。即狭义相对论对应平直的闵氏时空,广义相对论对应弯曲的闵氏时空。

而我的输入条件,可参见《时空中的勾股定理》。

任意两个坐标系的t轴和t’轴单位长度相等,x轴和x’轴的单位长度相等,这其实就是“相对性原理”。

两个坐标系的角平分线重合,即光速不变。

我的时空模型的逻辑与狭义相对论完全等同,至于如何从这个模型导出洛伦兹变换,请见梁淑娟教授的文章《狭义相对论的几何表示》。

我的时空模型和狭义相对论的闵氏时空模型,表面上看起来是不同的,但是因为底层的数学逻辑完全一样,因此虽然时空模型看起来不同,就相当于《题西林壁》诗中所言,同一座山的不同观测角度而已。不过闵氏时空模型有个弊端,非常不利于理解“尺缩”,我的其它文章有过详细介绍,此处就不着过多笔墨了。

4.

简单说一下我的时空模型,时空是无穷维的,任意三个空间维度和一个时间维度组成一个惯性系,所有惯性系的时空都是相互交叉的。物质静止在各自的惯性系中,这是狭义相对论;物质在各个惯性系间穿梭,即改变惯性系,对应广义相对论。

我认为时空是物质特性的体现,所以无论是静止在惯性系中,还是在惯性系间穿梭,物质自身的时空单元不变,对应广义相对性原理。

力是改变惯性状态的原因,或者说力是物体改变惯性系的原因。这个力并不特指惯性力或引力,因此相当于广义相对论的等效原理。

而透明盒子里的内容,参见《相对论第一科普——写给中学生的科普(拓展篇)》,虽然这篇文章很粗浅(改变惯性系的情况实在是太复杂了),也请务必细读,因为输出内容的逻辑,基本来源于那篇文章。

化繁为简,只说一个例子。当物体受力,合外力不为0,使用相同的时间单元来比较,非惯性过程的时间流速与惯性系相比变慢,力不同变慢程度不同,相当于非惯性过程的时空不再是均匀的。引力也可以造成同样的现象,且引力场无处不在。

对于这种现象的归纳理解,广义相对论把这种时空不均匀度称为时空曲率,形象的认为整个时空是弯曲的,称为时空弯曲,弯曲程度与该处的引力加速度的大小有关。时空曲率化的便捷之处,在于可以使用黎曼几何进行科学计算。

广义相对论相当于把运动等效为静止,把非惯性运动造成的时钟不同步,等效为时空弯曲形成的时钟不同步,即时空几何化。

而我们反向应用等效原理,把时空弯曲中的时钟不同步,等效为改变惯性系形成的时钟不同步,静止还原回运动,即还原平直时空,物体在时空间穿梭。

5.

这两者的不同,体现在静止物体的处理方式。在弯曲时空中,静止在引力场中的C和D,互相看对方都处于静止状态,合外力为0,时钟不同步。

而处在改变惯性状态中的C和D,如<拓展篇>例子中的分析,当C和D各自受力,彼此之间没有相互作用,则在C和D各自保持特定的加速度的比例下,能保持彼此间距离不变。距离虽然保持不变,但是合外力不为0(惯性定律),C和D的时钟不同步。

山顶和山腰的时钟处于合外力为0的状态,两者间的距离保持不变,但是山顶的时钟和山腰的时钟不同步,于是广义相对论就把时空掰弯了,以符合时钟不同步的现象。

而我的处理方式,根据上面C、D那个例子中的逻辑,可以认为山顶和山腰的时钟一直处在改变惯性系的过程中。而改变惯性系的必要条件是合外力不为0,如果“认为山顶和山腰的时钟一直处在改变惯性系的过程中。”那么就得解释:“为什么表面上看起来合外力为0,物体却在改变惯性系?”

这里也是我的逻辑链不完善的地方,几种猜想都不是很尽如人意。比如引入“万有斥力”;或者认为这是引力的特性,惯性力只能在空间维度平衡引力,却不能在时间为维度平衡引力。无论何种猜想都需要去研究,但是超出了我的能力范围,我放弃了。

只说这种处理方式表现出来的不同之处。既然C和D只有在各自保持特定的加速度的比例下,才能保持彼此间距离不变。如果超过这个比例,则两者之间的距离将增大或缩小,即两者之间表现出来压力或拉力,但是这种表现出来的拉力和压力并非额外的力,而是同时的相对性造成的时差,所以这种额外的力无需暗物质、暗能量来平衡。此外,宇宙膨胀可能也是力的不同时性造成的。

而广相是静态的时空弯曲,不太容易体现出动态的东西,所以会出现一些盲区,于是用看不到的东西来填充逻辑链了。这也是为什么说“时空弯曲这种处理方式不能说是错误的,但是不直观。”的原因。

一家之言。

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