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

“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),分属不同观测体系:牛顿万有引力论乃理想观测体系的产物,而爱因斯坦广义相对论则是光学观测体系的产物.根据GOR理论,不同观测体系存在不同程度的观测局域性,其观测上的引力时空呈现不同程度的弯曲状态:光速是有限的(c<∞),因而,光学观测体系存在观测局域性,这是爱因斯坦广义相对论之引力时空看起来有些弯曲的原因;理想观测体系无观测局域性存在,因而,牛顿万有引力论之引力时空代表客观真实的引力时空.广义对应原理意义下,GOR理论与牛顿万有引力论和爱因斯坦广义相对论具有严格的对应关系:光学观测体系情形,GOR场方程严格地约化为爱因斯坦场方程,GOR运动方程严格地约化为爱因斯坦广义相对论之运动方程;理想观测体系情形,GOR场方程严格地约化为牛顿万有引力定律之泊松方程形式,GOR运动方程严格地约化为牛顿第二定律之运动方程形式.这种严格的对应关系表明,GOR理论,既与爱因斯坦广义相对论逻辑上一致,又与牛顿万有引力论逻辑上一致;同时,这种严格的对应关系印证了GOR理论逻辑上的自洽性和理论上的正确性.GOR理论意味着,人类及其物理学需要重新认识牛顿万有引力论和爱因斯坦广义相对论,重新认识引力相互作用及其相对论性现象,重新认识爱因斯坦基于广义相对论所做出的科学预言,重新认识客观世界,重塑人类的自然观.

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?(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),分属不同观测体系:牛顿万有引力论乃理想观测体系的产物,而爱因斯坦广义相对论则是光学观测体系的产物.根据GOR理论,不同观测体系存在不同程度的观测局域性,其观测上的引力时空呈现不同程度的弯曲状态:光速是有限的(c<∞),因而,光学观测体系存在观测局域性,这是爱因斯坦广义相对论之引力时空看起来有些弯曲的原因;理想观测体系无观测局域性存在,因而,牛顿万有引力论之引力时空代表客观真实的引力时空.广义对应原理意义下,GOR理论与牛顿万有引力论和爱因斯坦广义相对论具有严格的对应关系:光学观测体系情形,GOR场方程严格地约化为爱因斯坦场方程,GOR运动方程严格地约化为爱因斯坦广义相对论之运动方程;理想观测体系情形,GOR场方程严格地约化为牛顿万有引力定律之泊松方程形式,GOR运动方程严格地约化为牛顿第二定律之运动方程形式.这种严格的对应关系表明,GOR理论,既与爱因斯坦广义相对论逻辑上一致,又与牛顿万有引力论逻辑上一致;同时,这种严格的对应关系印证了GOR理论逻辑上的自洽性和理论上的正确性. GOR理论意味着,人类及其物理学需要重新认识牛顿万有引力论和爱因斯坦广义相对论,重新认识引力相互作用及其相对论性现象,重新认识爱因斯坦基于广义相对论所做出的科学预言,重新认识客观世界,重塑人类的自然观.

任意自旋量系统的贝尔不等式

贝尔不等式是明显区别爱因斯坦局域原理与量子力学非局域观点的一个关系式.通过推导给出了两粒子任意自旋S(S是整数或半整数)单重态贝尔不等式的普遍性的描述.这个不等式是判断自旋两个可能方向夹角θ的函数.另外还发现:对任意半整数自旋系统,θ在某区间内是违反贝尔不等式的,这个区间的右边界固定且等于π/2,随着自旋量的增加,左边界越来越靠近右界,违反贝尔不等式的范围按照1/S^(1/2)比例渐近减少趋于0;对于有限整数自旋存在类似现象.因此对于大数自旋系统,爱因斯坦局域原理与传统量子力学非局域观点趋于一致.

观测与相对论:光速在爱因斯坦狭义相对论中为什么不变?

1905年,爱因斯坦依据迈克尔逊-莫雷实验,提出光速不变性(invariance of light speed,ILS)假设,从而在理论上导出洛伦兹变换,建立狭义相对论(special relativity,SR),揭示了时空和物质运动的相对论性.然而,直到今天,我们仍然并不确切知道光在爱因斯坦理论中担任什么角色,并不完全理解迈克尔逊-莫雷实验中光速为什么不变;并且,也不真地理解时空和物质运动为什么会呈现相对论性.基于物理世界的局域性(locality),建立观测局域性原理(principle of observational locality,POL),提出观测极限假设(hypothesis of observational limit,HOL);以其为前提,从逻辑上导出观测媒介速度不变性(invariance of observation medium speeds,IOMS),从理论上阐明,迈克尔逊-莫雷实验并不真地意味着光速不变,而是向我们展示一个极为重要的物理观测现象:观测媒介传递被观测对象之时空信息的速度具有观测上的不变性.事实上,ILS只是IOMS的一个特例,只在光作为观测媒介时成立;光速并非真地不变或不可超越.根据IOMS,从逻辑上和理论上导出广义洛伦兹变换(general Lorentz transformation,GLT),概括并统一了伽利略变换和洛伦兹变换,并且,在波尔对应原理下,既与伽利略变换严格对应,又与洛伦兹变换严格对应.在GLT的基础上,因循爱因斯坦SR逻辑,建立起观测相对论(theory of observational relativity,OR),概括了爱因斯坦SR. OR理论阐明了相对论性的本质和根源:所有相对论性现象都是观测效应,源于观测局域性,而非真实的自然现象或物理现实.或许,本文的观点和结论能给予我们关于时空和物质运动之相对论性现象以及爱因斯坦相对论新的认识或新的见解.