试评LIGO引力波实验

摘要：

物理学的一些基本问题体现在对空间、时间、引力的看法上,由Newton建立的经典力学(CM)作了清楚的阐述.1905年Einstein提出的狭义相对论(SR)当中根本没有对引力的思考,而在1908年Minkowski说“从今以后空间、时间都将消失,只有这二者的结合保持为独立的实体”——他指的是spacetime概念,译作“时空”或“空时”.这概念立即体现在1916年问世的广义相对论(GR)中,并发展为引力波理论——质量使时空弯曲,当物体加速时它沿着弯曲时空(curved spacetime)以光速发出涟漪,即引力波.然而查遍计量学书籍文献也找不到一个独立的称为“时空”(或“空时”)的物理量.spacetime概念要表达什么,是模糊不清的;时空一体化是整个理论体系的基础,而这个“地基”令人怀疑.2015年9月14日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)的2个检测器同时收到一个瞬态信号;据此LIGO团队宣布说:“我们已从两个黑洞的合并观测到引力波,因为检测到的波形与广义相对论的预测一致”.这不像是真正令人完全相信、十分放心的科学发现方式,因为你无法确认它真的是由“引力波”造成的.虽然信噪比较高,但是它也可能来自别的原因.所用数值相对论(numerical relativity)方法并不很好,因它有许多误差源和非线性影响.至少可以说,目前的“发现”离1887年Hertz发现电磁波的实验还有很大差距,有待查明是事实还只是一种迹象.“引力速度”与“引力波速度”是不同的概念.很久以前许多著名科学家就知道引力传播速度比光速大很多(vG(》)c),他们普遍认为引力如以有限速度(光速c)传播,绕日运动的行星由于扭矩作用将不稳定.再者,说“引力波以光速传播”,似乎它也是电磁波谱上的一员,这是荒唐的.引力理论和电磁理论一直互相独立地、平行地发展;可以借鉴电磁学的成就和方法论,但凭什么把电磁波的速度(光速c)也拉过来安到引力波(假如存在)的头上？可以判定,GR所谓引力波和引力子一样,其存在性可疑,至少还需再作讨论.最后指出,引力场作用是唯一的不能充分与量子理论吻合一致的相互作用,而它是人类最先知道的物理作用.GR描述了这种作用,但它是非量子的,因而也是一种经典理论.GR也可以称为几何动力学;然而GR建立在时空一体化和必定有弯曲时空的基础上,令人疑虑.更何况,根据已发现的某些新的物理现象,由此认为需要寻找比GR更基本的理论.近年来国际上展开研究了“修正的Newton力学”,我们认为是重要的动向.

关键词：引力波、广义相对论、数值相对论方法、引力速度、引力波速度、修正的Newton力学

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分类号：O403.2

在线出版日期：2016-07-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

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