等效原理的對(duì)與錯(cuò)

提要
等效原理是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論理論的基本出發(fā)點(diǎn)，但是還有它的錯(cuò)誤。牛頓力學(xué)的理論結(jié)構(gòu)需要重新調(diào)整，也就是需要重新建立“公理化”體系。我的“慣性力學(xué)三定律”就是此新的公理化體系的嘗試。
一、等效原理的對(duì)與錯(cuò)
有人說(shuō)“等效原理”違背了力學(xué)的知識(shí)，這話不假。問(wèn)題是對(duì)這個(gè)認(rèn)識(shí)有兩個(gè)結(jié)果：一是全盤否定等效原理，而原來(lái)的力學(xué)知識(shí)是不可動(dòng)搖的；二是這正說(shuō)明了目前力學(xué)知識(shí)的局限性及不完整性，正是說(shuō)明力學(xué)知識(shí)需要變革。（“等效原理”是獨(dú)立于牛頓三定律與引力定律之外的。）
從我的角度來(lái)看，等效原理所包含的客觀現(xiàn)象事實(shí)方面是不可否定的，是原來(lái)力學(xué)知識(shí)（牛頓力學(xué)）所沒(méi)有涉及到的客觀事實(shí)。所以，力學(xué)知識(shí)需要變革。愛(ài)因斯坦的偉大功績(jī)就在于看到了此客觀事實(shí)，且力圖變革牛頓力學(xué)的知識(shí)，從而建立了他的“廣義相對(duì)論”。愛(ài)因斯坦思想的精髓就是他在他的《狹義與廣義相對(duì)論淺說(shuō)》一書中說(shuō)的：“物體的同一性質(zhì)按照不同的處境或表現(xiàn)為‘慣性’，或表現(xiàn)為‘重量’（字面意義是‘重性’）?！保ㄗⅲ鹤x者看一看！就連翻譯此文的譯者都回避“重性”這一詞，可見(jiàn)原來(lái)的力學(xué)知識(shí)的“慣性”。愛(ài)因斯坦在寫此話的時(shí)候是用加重號(hào)的，由此可見(jiàn)這是愛(ài)因斯坦思想的精髓。）如果說(shuō)“蘋果自己落地”是由于它的“重性”，這等于白說(shuō)，而愛(ài)因斯坦的偉大功績(jī)的偉大就在于把“重性”與“慣性”聯(lián)系了起來(lái)，認(rèn)識(shí)到了它們是同一性質(zhì)。把許多人看來(lái)是毫不相關(guān)的不同客觀現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，認(rèn)識(shí)到是同一的性質(zhì)，這也許就是科學(xué)研究真正價(jià)值的最重要的體現(xiàn)。牛頓的偉大功績(jī)不在于“發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力”，而是發(fā)現(xiàn)了“蘋果落地”現(xiàn)象與天體的公轉(zhuǎn)“向心加速度”屬于同一性質(zhì)。我們不能怪牛頓把這同一性質(zhì)歸于“引力”，因?yàn)樵谂ｎD時(shí)代還沒(méi)有“演化”的觀念，沒(méi)有“場(chǎng)”的概念。牛頓作為一位嚴(yán)謹(jǐn)及嚴(yán)肅的科學(xué)家，僅肯定了在此問(wèn)題上的自己的兩點(diǎn)成就：1.肯定了地球上的“重力”與天體“向心力”在性質(zhì)上具有同一性；2.用數(shù)學(xué)方法表示了這個(gè)“引力”。而牛頓本人也一直懷疑“引力超距”性。然而可悲的是，牛頓以后的人們至今，還把“萬(wàn)有引力”當(dāng)作牛頓的偉大發(fā)現(xiàn)。更可悲的是，從牛頓時(shí)代至今，許許多多的人把解決引力的“超距作用”變?yōu)椤爸苯幼饔谩眴?wèn)題當(dāng)作畢生的研究方向。“引力”呀！“引”無(wú)數(shù)英雄競(jìng)折腰。如果說(shuō)牛頓把這個(gè)“同一性質(zhì)”用“引力”一詞來(lái)表達(dá)是出于他的無(wú)奈，今天的人們可以原諒他的這種無(wú)奈，然而，今天的許多人還要承認(rèn)這個(gè)“無(wú)奈”是偉大的發(fā)現(xiàn)，且絞盡腦汁去虛構(gòu)什么“微粒子”（不管是什么名稱）來(lái)實(shí)現(xiàn)“直接作用”，那實(shí)在是太可悲了。我想起了中世紀(jì)教會(huì)里的教士們?cè)跔?zhēng)論“一個(gè)針尖上能站住幾個(gè)天使”故事，今天的人們一定覺(jué)得這樣的“研究課題”實(shí)在是沒(méi)有意義。那我也可以說(shuō)，“引力為什么會(huì)超距作用”的研究課題，對(duì)于后來(lái)的人們來(lái)說(shuō)，也同樣是沒(méi)有任何意義的問(wèn)題。既然是“引力”，依照“對(duì)立”思維，又依然有人弄出個(gè)什么“斥力子”，那實(shí)在是更可悲了。當(dāng)然，我并不掩蓋我對(duì)他們的敬意，因?yàn)樗麄儺吘故恰吧嵘阔I(xiàn)身于科學(xué)事業(yè)”的人們，而不是只為自己活著的人們。我們不得不反思我們?nèi)祟愃季S的缺陷了。然而，用帶有缺陷的思維去探索思維的缺陷，那實(shí)在是太難了。我們?yōu)槭裁床晦D(zhuǎn)換一下我們的思維方式！
我在給我的東北師范大學(xué)物理系同一屆畢業(yè)的校友說(shuō)：物體的自由下落是由于物體的“重性”，不是由于“外力”作用的結(jié)果，當(dāng)然不是“地心引力”作用的結(jié)果了。此校友又說(shuō)了：那為什么物體會(huì)自己“下落”？我回答道：那為什么不可以認(rèn)為物體不是由于外力的原因，而由于自己的“重性”可以自己“下落”呢！有人在此會(huì)笑話我，如果物體自己下落，那我們還要研究它干嗎！是?。H僅如此認(rèn)識(shí)還要研究它干嗎。我在上面不是說(shuō)了嗎。僅僅把“自由落體”的原因歸于“重性”，不是科學(xué)。而重要的是，愛(ài)因斯坦把“重性”與“慣性”聯(lián)系了起來(lái)，認(rèn)識(shí)到是同一的性質(zhì)，那才是科學(xué)，才是科學(xué)的真正的價(jià)值。再下一步，就是怎樣改變?cè)瓉?lái)力學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題了。然而遺憾的是愛(ài)因斯坦有了正確的出發(fā)點(diǎn)，卻沒(méi)有完成改變?cè)瓉?lái)力學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)（也就是力學(xué)理論結(jié)構(gòu)的重組問(wèn)題）任務(wù)。那為什么愛(ài)因斯坦沒(méi)有完成呢！當(dāng)然是由于他的認(rèn)識(shí)上的缺陷所造成的了，從而走了很大的彎路。愛(ài)因斯坦說(shuō)卓別林的幽默能被全世界的人所理解，而卓別林說(shuō)愛(ài)因斯坦的理論在這個(gè)世界上只有幾個(gè)人“理解”。依我看來(lái)，愛(ài)因斯坦的理論只有幾個(gè)人“理解”，正說(shuō)明愛(ài)因斯坦本人也沒(méi)有真正“理解”，那更談不上那幾個(gè)人的“理解”了。真理應(yīng)該是簡(jiǎn)單明了的。然而遺憾的是，一些人把本來(lái)是一本“糊涂帳”的東西，自己不理解（也沒(méi)法理解）卻怪別人不理解，然后，又把它變得“高深莫測(cè)”，“高深莫測(cè)”了，才認(rèn)為是真理，這是什么邏輯！愛(ài)因斯坦的“處境”（見(jiàn)前面的那句話）語(yǔ)言是非科學(xué)化的語(yǔ)言。而愛(ài)因斯坦對(duì)“等效原理”的“科學(xué)化”的描述，則是走向“彎路”的開(kāi)始。

愛(ài)因斯坦的等效原理是一個(gè)內(nèi)涵不明確，外延無(wú)限大的經(jīng)驗(yàn)命題，是一個(gè)很不成熟的經(jīng)驗(yàn)命題，是還沒(méi)有上升到理性認(rèn)識(shí)（本質(zhì)認(rèn)識(shí)，實(shí)際上，真的達(dá)到了本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，此經(jīng)驗(yàn)命題也就完成了它的歷史使命。）的經(jīng)驗(yàn)命題。許多書分別對(duì)等效原理的表述都不相同，就說(shuō)明了這一點(diǎn)?？偟膩?lái)說(shuō)，有兩方面的感性認(rèn)識(shí)角度的內(nèi)涵表述，一個(gè)是“加速度計(jì)讀數(shù)”的觀察者角度的表述；另一個(gè)是自我感覺(jué)的“失重與有重”角度的表述。而局部的“處境”則是以“升降機(jī)”、“實(shí)驗(yàn)室”來(lái)表述。坐標(biāo)系（參考系）“處境”角度的表述，則沒(méi)有了“局部處境性”，為了恢復(fù)這局部處境性，就用“鄰域”與小“度規(guī)”來(lái)表述。然而這都不是理性認(rèn)識(shí)層次上的表述。
愛(ài)因斯坦的等效原理外延無(wú)限大的錯(cuò)誤的直接后果就是光速的“等效思維實(shí)驗(yàn)”。我在此不得不提出一個(gè)反例。愛(ài)因斯坦說(shuō)在“自由空間”中接近光速加速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的壁上有一個(gè)小孔，光從這小孔射入此實(shí)驗(yàn)室中。于是，此光束在此實(shí)驗(yàn)室中是彎曲的。從而就“等效”出了在“引力場(chǎng)”中的光束也是彎曲的。于是，什么黑洞，什么引力透鏡都出來(lái)了。我也可以進(jìn)行一下“思維實(shí)驗(yàn)”：在此自由空間中接近光速“勻速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)室里的光束，也是偏折的，如果有若干個(gè)這樣的實(shí)驗(yàn)室并排作等差勻速直線運(yùn)動(dòng)，在這些實(shí)驗(yàn)室里的光束也會(huì)是彎曲偏折的。這又怎么解釋？本來(lái)“等效原理”的本源是“低速”現(xiàn)象范疇。
二、否定之否定
我從19歲就決定我這一生要解決“引力”本質(zhì)問(wèn)題，我在1987年自認(rèn)為基本上達(dá)到了我的目標(biāo)，并寫了約五萬(wàn)字的論文。后來(lái)我沒(méi)有機(jī)會(huì)發(fā)表我的論文，就轉(zhuǎn)入了科技發(fā)明活動(dòng)。在前幾年，也就是在我 “天命”之年，我有了發(fā)表我觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)（見(jiàn)本文后面的參考文獻(xiàn)）。我在此網(wǎng)頁(yè)對(duì)我的觀點(diǎn)作一下補(bǔ)充說(shuō)明。我的主要觀點(diǎn)的核心就是判斷物體是否處于“慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”（已經(jīng)包含了“重性”），用感性語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，就是如果物體是“失重”狀態(tài)，就是“慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”。所以，天體的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)都是慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。靜止在地面上的物體，在水平方向也是慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；太空實(shí)驗(yàn)室中的失重就意味著其是慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。靜止在地面上的物體在垂直方向上是非慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
我的觀點(diǎn)的前提就是有兩種空間，一個(gè)是沒(méi)有重力場(chǎng)的空間，一個(gè)是有重力場(chǎng)的空間。在這兩種空間里的物體的慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或非慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本上是相反的。僅僅涉及運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，當(dāng)然就僅僅涉及空間與時(shí)間問(wèn)題了，同時(shí)也涉及運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性的問(wèn)題了，接著，就涉及到參考系的問(wèn)題了。然而如今的人們?cè)诳臻g與時(shí)間的問(wèn)題上糾纏得太多太久了。空間與時(shí)間本是物質(zhì)存在的“形式”，在“形式”上糾纏而浪費(fèi)精力實(shí)在是犯不上。現(xiàn)在通常的廣泛的提法是說(shuō)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是把“引力歸于幾何性質(zhì)”，這正是說(shuō)反了（也是認(rèn)識(shí)反了），應(yīng)該是“幾何（空間與時(shí)間）被賦予了物理性質(zhì)”（也就是“場(chǎng)”），就像我們物理學(xué)中的許多數(shù)學(xué)公式具有物理涵義一樣。要注意的是，我們認(rèn)識(shí)的出發(fā)點(diǎn)是客觀物理世界，而不是數(shù)學(xué)公式?？傁朐跀?shù)學(xué)公式的推導(dǎo)中來(lái)發(fā)現(xiàn)真理，在認(rèn)識(shí)論上是錯(cuò)誤的。有人動(dòng)輒就什么依某某定律，豈不知我們“賦予”其物理意義的表達(dá)在多大的程度上是準(zhǔn)確的，而不去深入地考慮。也就是說(shuō)，我們應(yīng)該注意的是，我們的數(shù)學(xué)公式在多大的程度上準(zhǔn)確地表達(dá)了我們對(duì)“物理世界”的認(rèn)識(shí)。比如：我在我的論文里說(shuō)牛頓引力定律的真正的物理涵義是物體的廣義慣性力，而不是“引力”。數(shù)學(xué)公式是我們表達(dá)對(duì)“物理”意義的比較好的方式，而不是認(rèn)識(shí)的出發(fā)點(diǎn)。我們對(duì)“物理世界”認(rèn)識(shí)的變化，對(duì)其表達(dá)的數(shù)學(xué)公式也要隨之變化。比如：我在我的論文里提出了慣性力學(xué)（區(qū)別于牛頓力學(xué)）三定律，就是對(duì)原來(lái)力學(xué)基本（公理化）數(shù)學(xué)公式的改變。在我的慣性力學(xué)三定律里包含了牛頓第一第二定律，也包含了“等效原理”內(nèi)涵，也包含了牛頓的“引力定律”。

在此我多說(shuō)一句，物理學(xué)里的數(shù)學(xué)公式分兩種：一種是公理化（約定）公式，如牛頓三定律；另一種是經(jīng)驗(yàn)公式（在公理化的力學(xué)體系里，經(jīng)驗(yàn)公式僅具有引用的意義，不具有公理邏輯大前提的意義。）如牛頓引力定律。一般的來(lái)說(shuō)經(jīng)驗(yàn)公式永遠(yuǎn)是對(duì)的（有的人說(shuō)“好使”），但不是無(wú)條件精確的，比如，既然引力定律如此精確，其質(zhì)量無(wú)論怎么小的兩個(gè)物體之間的距離，如果小于一個(gè)距離單位，并且趨近于零，其引力值應(yīng)該趨近無(wú)窮大，那么，我們就應(yīng)該無(wú)法把書翻開(kāi)了，在現(xiàn)實(shí)世界里為什么沒(méi)有此現(xiàn)象發(fā)生？當(dāng)航天器在太陽(yáng)系中“自由”運(yùn)動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)了“不自由”的加速或減速的現(xiàn)象時(shí)，一般會(huì)提出這多余的“力”是哪兒來(lái)的問(wèn)題。比如，先鋒十號(hào)飛船與十一號(hào)飛船有降速效應(yīng),就認(rèn)為有另一種力在起作用。為什么不能認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題反而說(shuō)明了引力定律的經(jīng)驗(yàn)性、局限性及近似性，（美國(guó)科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始質(zhì)疑牛頓引力定律了，認(rèn)為引力定律有局限性了，見(jiàn)本文的參考文獻(xiàn)[6]）這個(gè)問(wèn)題的提出，其思維原因是由于以引力定律為“參考系”。就像當(dāng)初測(cè)量地球自轉(zhuǎn)速度后，發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘有快慢的變化，這個(gè)“發(fā)現(xiàn)”的結(jié)論是由于以地球的自轉(zhuǎn)速度的為時(shí)間參考系了，當(dāng)以時(shí)鐘為時(shí)間參考系時(shí)，才有了地球的自轉(zhuǎn)速度有快慢變化的發(fā)現(xiàn)。
不能認(rèn)為等效原理的空間局部等效性就是科學(xué)的個(gè)別問(wèn)題與次要的問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)命題是對(duì)大量現(xiàn)象事實(shí)的歸納結(jié)果，已經(jīng)具有普遍性了，作為經(jīng)驗(yàn)命題性質(zhì)的等效原理當(dāng)然也具有普遍性了?？臻g的局部全部與問(wèn)題的個(gè)別性普遍性，是兩碼事。慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量的相等性并不意味等效原理本身。而把慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量的相等性當(dāng)作普遍性原理，當(dāng)作出發(fā)點(diǎn)，也就偏離了愛(ài)因斯坦的使慣性與“重性”的性質(zhì)歸于統(tǒng)一的目標(biāo)。慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量的區(qū)別本身，就意味著還沒(méi)有“統(tǒng)一”。本是同一物體的質(zhì)量卻分成兩種質(zhì)量，還要用大量的精力去證明其相等，這是我們思維的過(guò)錯(cuò)。問(wèn)題的本質(zhì)不是“質(zhì)量”，而是我提出的慣性力學(xué)三定律所表明的本質(zhì)涵義。
我在此把慣性的絕對(duì)性（只要是物體處于“失重”狀態(tài)，就是慣性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而不管它是什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）與運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性分離開(kāi)來(lái)，也許就是否定之否定吧?；蛘哂煤诟駹柕倪壿媮?lái)說(shuō)，是正題（牛頓力學(xué)）反題（愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論）到合題（我的認(rèn)識(shí)）。
由于我把空間（賦予物理意義的空間）分為“熵”空間（已經(jīng)賦予了力學(xué)物理意義的空間）與重力場(chǎng)空間（負(fù)熵空間），那么就必然會(huì)引出這個(gè)重力場(chǎng)空間的來(lái)源問(wèn)題，（而不是引力造成了重力場(chǎng)）這是我們要解決的問(wèn)題，但決不能企圖再用原來(lái)的力學(xué)知識(shí)來(lái)解決此問(wèn)題。我在因特網(wǎng)上很高興地看到了由何沛平先生與朱頂余先生的論文（見(jiàn)此文后面的參考文獻(xiàn)），他們把地球本身的溫度梯度現(xiàn)象歸于“熵”減小，這就是把熱力學(xué)中的狹義“熵”的與地球的溫度梯度問(wèn)題聯(lián)系了起來(lái)，這就是科學(xué)研究的價(jià)值，這就是具有發(fā)現(xiàn)性質(zhì)的新認(rèn)識(shí)。而我與何先生與朱先生在認(rèn)識(shí)上的區(qū)別，就是它倆把這種“熵減”的原因歸于引力。而我是以此“熵減”（負(fù)熵）空間當(dāng)作出發(fā)點(diǎn)，所謂的“重力現(xiàn)象”也是此“熵減” 的體現(xiàn)。