魏彬武

上海輕工控股集團(tuán)有限公司 上海 200336

一、序言

當(dāng)前，但凡天文上有什么重大發(fā)現(xiàn)，都被視為廣義相對(duì)論的偉大勝利(如發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射、黑洞、引力波等)?？墒?，大家真的了解廣義相對(duì)論嗎？廣義相對(duì)論的內(nèi)容究竟是什么？

愛(ài)因斯坦對(duì)廣義相對(duì)論有2個(gè)定義級(jí)的表述：第一個(gè)表述，“我們把‘廣義相對(duì)性原理’理解為下述陳述：所有參考物體K、K′ 等不論它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，對(duì)于描述自然現(xiàn)象(表述普遍的自然界定律)都是等效的。”第二個(gè)表述，是愛(ài)因斯坦對(duì)“廣義相對(duì)性原理的嚴(yán)格表述”：“所有的高斯坐標(biāo)系對(duì)于表述普遍的自然界定律在本質(zhì)上是等效的?！盵1]

這樣的表述，暨廣義相對(duì)論，在理論上與上述天文上的發(fā)現(xiàn)有什么內(nèi)在的、邏輯上的必然聯(lián)系？沒(méi)有。因?yàn)閺V義相對(duì)性原理在物理科學(xué)中是不存在的，這個(gè)原理是愛(ài)因斯坦憑空想象出來(lái)，沒(méi)有一點(diǎn)真實(shí)的內(nèi)容。為了要建立這樣一種實(shí)際上不存在的原理，愛(ài)因斯坦又憑空想象了實(shí)際上不存在的基礎(chǔ)：廣義相對(duì)論賴(lài)以建立的引力，是想象出來(lái)的；廣義相對(duì)論的參考物體——軟體動(dòng)物，也是想象出來(lái)的。因?yàn)樵谡鎸?shí)的物理世界中無(wú)法建立廣義相對(duì)論，所以，只能主觀臆想一些不存在的事物來(lái)建立廣義相對(duì)論。所以廣義相對(duì)論只是空中樓閣，是沒(méi)有真實(shí)基礎(chǔ)的荒誕謬論。

二、錯(cuò)誤的出發(fā)點(diǎn)

愛(ài)因斯坦是從以下兩個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)出發(fā)，從而創(chuàng)立了廣義相對(duì)論：

1.相對(duì)論不應(yīng)該僅僅適用于狹義的范圍。愛(ài)因斯坦認(rèn)為：“在力學(xué)的領(lǐng)域中應(yīng)用相對(duì)性原理必然達(dá)到很高的準(zhǔn)確度。一個(gè)具有如此廣泛的普遍性的原理，在物理現(xiàn)象的一個(gè)領(lǐng)域中的有效性具有這樣高的準(zhǔn)確度，而在另一個(gè)領(lǐng)域中居然會(huì)無(wú)效，這從先驗(yàn)的觀點(diǎn)來(lái)看是不大可能的?！盵2]

愛(ài)因斯坦認(rèn)為他的相對(duì)論應(yīng)該成為廣義的相對(duì)論，適用于廣泛的領(lǐng)域，似乎他的相對(duì)論是絕對(duì)真理?？墒牵覀円?jiàn)過(guò)哪個(gè)物理定律可以適用于廣泛的力學(xué)領(lǐng)域嗎？沒(méi)有。真理都是相對(duì)真理，無(wú)數(shù)相對(duì)真理之總和，才是絕對(duì)真理。相對(duì)性原理也一樣，沒(méi)有可以“表述普遍的自然界定律”的相對(duì)性原理。

2.牛頓的力學(xué)第一定律存在缺陷。愛(ài)因斯坦質(zhì)疑經(jīng)典力學(xué)：“經(jīng)典力學(xué)是從下述定律出發(fā)的：離其他質(zhì)點(diǎn)足夠遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)作勻速直線運(yùn)動(dòng)或繼續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài)。我們也曾一再?gòu)?qiáng)調(diào)，這個(gè)基本定律只有對(duì)于這樣一些參考物體K才有效，這些參考物體具有某些特別的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并相對(duì)作勻速平移運(yùn)動(dòng)。相對(duì)于其他參考物體k’,這個(gè)定律就失效?！睈?ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，也是依據(jù)這樣一些參考物體K建立的。

愛(ài)因斯坦認(rèn)為這是一種缺陷，即牛頓的慣性定律存在缺陷，質(zhì)疑：“為什么要認(rèn)定某些參考物體(或它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài))比其他參考物體(或它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài))優(yōu)越呢？此種偏愛(ài)的理由何在？”[3]愛(ài)因斯坦認(rèn)為狹義相對(duì)論也存在這樣的缺陷，因此，要改變這一狀況，要把相對(duì)論推廣為廣泛適用的相對(duì)論。

于是，愛(ài)因斯坦決定消除這一缺陷。怎么消除這個(gè)缺陷呢？“只有借助于與廣義相對(duì)性原理一致的物理學(xué)才能消除這個(gè)缺陷，因?yàn)檫@樣的理論的方程，對(duì)于一切參考物體，不論其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，都是成立的?！盵4]愛(ài)因斯坦認(rèn)為他的廣義相對(duì)論可以消除這種缺陷，可以提出適用于任何運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方程?？墒?，這樣的方程呢？直到廣義相對(duì)論最后，愛(ài)因斯坦也沒(méi)有提出這樣的方程。

物理定律是什么？物理定律的內(nèi)容就是被我們認(rèn)識(shí)的自然界客觀存在的自然法則。這些自然法則用確切的文字表述出來(lái)，就是物理定律。因此，物理定律是自然法則的正確反映，是物體運(yùn)動(dòng)、變化的自然規(guī)則。慣性定律，是物理定律的一種，是物體運(yùn)動(dòng)的一種自然法則。這一自然法則是客觀存在的，因而也不存在完善或是有缺陷的問(wèn)題。物體的運(yùn)動(dòng)會(huì)遵循自然法則，這是自然界的游戲規(guī)則。因而，物體的運(yùn)動(dòng)遵循他們的自然法則是自然而然的事情，是天經(jīng)地義的事情，是沒(méi)有質(zhì)疑的必要的。我們?cè)谇懊婵吹剑簮?ài)因斯坦認(rèn)為牛頓的慣性定律存在缺陷，其實(shí)就是認(rèn)為這一自然法則存在缺陷，要改造這一自然法則。自然法則是客觀存的，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，試圖人為地去突破物理定律，去改變自然法則，這是不可能的事情。

三、不存在的基礎(chǔ)—— 虛假的引力

我們生活在地球上，受地球引力的束縛，我們不會(huì)飄起來(lái)。地球?qū)崒?shí)在在的引力，對(duì)于愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論來(lái)說(shuō)，是沒(méi)有用處的，因?yàn)檎鎸?shí)的引力無(wú)法建立廣義相對(duì)論，于是，愛(ài)因斯坦到外太空去虛構(gòu)引力。

1.第一個(gè)虛構(gòu)的引力——加速上升的大箱子。

愛(ài)因斯坦設(shè)想“在一無(wú)所有的空間中有一個(gè)相當(dāng)大的部分，這里距離眾星及其他可以感知的質(zhì)量非常遙遠(yuǎn)”?！拔覀?cè)O(shè)想把一個(gè)像一間房子似的極寬大的箱子當(dāng)作參考物體，里面安置一個(gè)配備有儀器的觀察者”。“箱子連同觀察者開(kāi)始作勻加速運(yùn)動(dòng)‘上升’?！薄跋渥永锏娜藢?huì)得出這樣一個(gè)結(jié)論：他自己以及箱子是處在一個(gè)引力場(chǎng)中，而且該引力場(chǎng)對(duì)于時(shí)間而言是恒定不變的?！薄耙虼宋覀兇_有充分理由可以將相對(duì)性原理推廣到把相互作加速運(yùn)動(dòng)的參考物體也能包括進(jìn)去的地步，因而對(duì)于相對(duì)性公理的推廣也就獲得了一個(gè)強(qiáng)有力的論據(jù)?！盵5]就這樣，憑借著想象中加速上升的大箱子，愛(ài)因斯坦把“相對(duì)性原理推廣到把相互作加速運(yùn)動(dòng)的參考物體也能包括進(jìn)去”了，而且還認(rèn)為“確有充分理由”。

愛(ài)因斯坦對(duì)這個(gè)想象出來(lái)的引力非常滿意，認(rèn)為：“第20節(jié)的論述表明，廣義相對(duì)性原理能夠使我們以純理論方式推出引力場(chǎng)的性質(zhì)”?！艾F(xiàn)在不難了解為什么廣義相對(duì)性原理(以等效原理為基礎(chǔ))會(huì)導(dǎo)致引力理論?！盵6]究竟是通過(guò)虛假的引力推廣了相對(duì)論，使其成為廣義相對(duì)論，還是廣義相對(duì)論推出了引力，愛(ài)因斯坦怎么自己也搞顛倒了。明明是通過(guò)想象的引力推廣了相對(duì)論，由此建立了廣義相對(duì)論，怎么變成了“廣義相對(duì)性原理……推出引力場(chǎng)的性質(zhì)”？愛(ài)因斯坦在概念上經(jīng)常是混亂不堪，除了上面對(duì)因果關(guān)系的表述顛倒外，還有“引力場(chǎng)的性質(zhì)”這個(gè)概念，表述也有問(wèn)題。什么是“引力場(chǎng)的性質(zhì)”？引力場(chǎng)的性質(zhì)體現(xiàn)的是引力場(chǎng)的本質(zhì)。愛(ài)因斯坦想象出來(lái)的引力，不是真實(shí)的引力，只是現(xiàn)象上類(lèi)似引力，而且也沒(méi)有場(chǎng)，怎么會(huì)具有引力場(chǎng)的性質(zhì)。

引力場(chǎng)是物質(zhì)間相互作用的一種力，引力在空間中彌漫伸展開(kāi)，連續(xù)不斷，作用到一切在其范圍內(nèi)的物質(zhì)上。所以，引力的本質(zhì)是一種力，但這種力的本質(zhì)是什么，我們至今還不清楚。廣義相對(duì)論并沒(méi)有以純理論方式推出任何的力，把表現(xiàn)形式上類(lèi)似于引力的現(xiàn)象認(rèn)定為引力場(chǎng)，在物理學(xué)上是非常不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋憩F(xiàn)。

2.第二個(gè)虛構(gòu)的引力——不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。

愛(ài)因斯坦又把我們帶到了他的路基和車(chē)廂。“如果車(chē)廂的運(yùn)動(dòng)變?yōu)榉莿蛩龠\(yùn)動(dòng)，例如使用制動(dòng)器猛然剎車(chē)”“車(chē)廂里的觀察者由于剎車(chē)而經(jīng)驗(yàn)到一種朝向前方的沖動(dòng)，并由此察覺(jué)車(chē)廂的非勻速運(yùn)動(dòng)(阻滯)，這一點(diǎn)當(dāng)然是真實(shí)的。但是誰(shuí)也沒(méi)有強(qiáng)迫他把這種沖動(dòng)歸因于車(chē)廂的‘實(shí)在的’加速度(阻滯)。他也可以這樣解釋他的經(jīng)驗(yàn)：‘我的參考物體(車(chē)廂)一直保持靜止。但是，對(duì)于這個(gè)參考物體存在著(在剎車(chē)期間)一個(gè)方向向前而且對(duì)于時(shí)間而言是可變的引力場(chǎng)。在這個(gè)場(chǎng)的影響下，路基連同地球以這樣的方式作非勻速運(yùn)動(dòng)，即它們的向后的原有速度是在不斷地減小下去”。[7]

現(xiàn)在，愛(ài)因斯坦又通過(guò)想象，把車(chē)廂因剎車(chē)產(chǎn)生的力學(xué)現(xiàn)象，想象成了突然出現(xiàn)的引力場(chǎng)。這樣，愛(ài)因斯坦又輕而易舉地把相對(duì)性原理進(jìn)一步推廣到不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。于是，愛(ài)因斯坦便認(rèn)為“如果我們相對(duì)于一個(gè)不論作何種運(yùn)動(dòng)的參考物體K＇來(lái)考察這樣的一個(gè)區(qū)域，那么相對(duì)于K＇就存在著一個(gè)引力場(chǎng)，該引力場(chǎng)對(duì)于空間和時(shí)間是可變的。這個(gè)場(chǎng)的特性當(dāng)然取決于K＇選定的運(yùn)動(dòng)。按照廣義相對(duì)論，普遍的引力場(chǎng)定律對(duì)于所有能夠按這一方式得到的引力場(chǎng)都必須被滿足?！盵8]

相對(duì)于K＇來(lái)考察這樣一個(gè)區(qū)域，就會(huì)存在一個(gè)引力場(chǎng)嗎？愛(ài)因斯坦可以想象在坐標(biāo)系K＇上產(chǎn)生了一個(gè)引力場(chǎng)，可是相對(duì)于K＇哪來(lái)的“引力場(chǎng)”。當(dāng)我站在路基旁相對(duì)于正在剎車(chē)的車(chē)廂來(lái)考察這樣一個(gè)區(qū)域，這個(gè)區(qū)域會(huì)突然產(chǎn)生一個(gè)引力場(chǎng)嗎？不會(huì)。車(chē)廂的剎車(chē)，改變了車(chē)廂的慣性狀態(tài)，車(chē)廂里觀察者的慣性狀態(tài)并沒(méi)有馬上改變，因而他會(huì)隨慣性向前沖。相對(duì)于車(chē)廂的這個(gè)區(qū)域，并沒(méi)有改變它的慣性狀態(tài)，我在路基旁也不會(huì)感覺(jué)到地球(連同路基)的自轉(zhuǎn)速度突然變慢。所以相對(duì)于K＇來(lái)考察這樣一個(gè)區(qū)域，是不會(huì)存在一個(gè)新產(chǎn)生的引力場(chǎng)的。

引力是客觀存在的，引力的存在和不存在都是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的。這是什么意思呢？就是客觀存在的事物，比如說(shuō)是一頭驢，你“指驢為馬”，但驢終究是驢，不會(huì)因?yàn)槟惆阉f(shuō)成是馬就成為馬了。剎車(chē)是改變物體運(yùn)動(dòng)的慣性狀態(tài)，不會(huì)因?yàn)橛腥苏J(rèn)為這是引力而真的成為引力了。而客觀上不存在的事物，你再怎么想象有這個(gè)事物，它也不會(huì)存在。比如你想象家里桌子上有一塊大金磚，你再怎么想象，家里桌子上也不會(huì)有金磚。愛(ài)因斯坦想象的引力，不論他怎么想象，這些引力也不會(huì)存在。

3.第三個(gè)虛構(gòu)的引力——?jiǎng)蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)。

我們跟隨愛(ài)因斯坦又來(lái)到了“一無(wú)所有的空間”?！霸O(shè)K＇相對(duì)于K作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使我們的觀念確定，我們?cè)O(shè)想K＇具有一個(gè)平面圓盤(pán)的形式，這個(gè)平面圓盤(pán)在其本身的平面內(nèi)圍繞其中心作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)?！薄白趫A盤(pán)上的觀察者可以把他的圓盤(pán)當(dāng)作一個(gè)‘靜止’的參考物體”。“他頗有正當(dāng)?shù)睦碛上嘈拍軌蚪⑵鹨粋€(gè)普遍的引力定律——這一個(gè)普遍的引力定律不僅可以正確地解釋眾星的運(yùn)動(dòng)，而且可以解釋觀察者自己所經(jīng)驗(yàn)到的引力場(chǎng)”。[9]

愛(ài)因斯坦拿出了他的量桿?！斑@個(gè)觀察者在他的圓盤(pán)上用……量桿做實(shí)驗(yàn)?！薄叭绻@個(gè)觀察者引用他的標(biāo)準(zhǔn)量桿(與圓盤(pán)半徑相比，一根相當(dāng)短的桿)，放在圓盤(pán)的邊上并使桿與圓盤(pán)相切，那么，從伽利略坐標(biāo)系去判斷，這根桿的長(zhǎng)度就小于1，因?yàn)榘凑盏?2節(jié)，運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)的方向發(fā)生收縮。另一方面，如果把量桿沿半徑方向放在圓盤(pán)上，從K去判斷，量桿不會(huì)縮短。那么，如果這個(gè)觀察者用他的量桿先量度圓盤(pán)的圓周，然后量度圓盤(pán)的直徑，兩者相除，他所得到的商將不會(huì)是大家熟知的數(shù)π=3.14…，而是一個(gè)大一些的數(shù)”。[10]

愛(ài)因斯坦通過(guò)想象，試圖用勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)來(lái)說(shuō)明相對(duì)性原理還適用于轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，可是，他卻違背了自己的狹義相對(duì)論。第一、從K去考察量桿，因?yàn)榱織U和圓盤(pán)是一起轉(zhuǎn)動(dòng)的，如果量桿發(fā)生了收縮，圓盤(pán)與量桿相同的方向也會(huì)發(fā)生收縮，而不僅僅是只有量桿收縮而圓盤(pán)沒(méi)有收縮。第二、測(cè)量圓盤(pán)周長(zhǎng)的觀察者，是在圓盤(pán)上測(cè)量的，即在K＇上測(cè)量的，圓盤(pán)相對(duì)于他是一個(gè)靜止的參考物體，不存在長(zhǎng)度變化問(wèn)題，因而測(cè)量的結(jié)果必然是標(biāo)準(zhǔn)的π。由此可見(jiàn)，愛(ài)因斯坦用勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)來(lái)證明廣義相對(duì)論，也是無(wú)法證明的。

四、愛(ài)因斯坦否定了自己前面的成果

當(dāng)愛(ài)因斯坦構(gòu)建完成了以上廣義相對(duì)論的空中樓閣，突然宣布該樓作廢，要重新構(gòu)建。愛(ài)因斯坦在第28節(jié)中說(shuō)：“第18節(jié)中所用的表述形式是，‘對(duì)于描述自然現(xiàn)象(表述普遍的自然界定律)而言，所有參考物體K、K＇等都是等效的，不論它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何?！@個(gè)表述形式是不能夠保持下去的?！睈?ài)因斯坦在前面還言之鑿鑿地說(shuō)“所有參考物體K、K＇等都是等效的，不論它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何”，怎么突然之間就變成了“這個(gè)表述形式是不能夠保持下去的”？是有什么物理?xiàng)l件發(fā)生了變化，導(dǎo)致了原來(lái)的表述不能成立了？沒(méi)有，所有的條件都沒(méi)有變化。那么為什么愛(ài)因斯坦說(shuō)這個(gè)表述不能保持下去呢？“因?yàn)?，按照狹義相對(duì)論的觀念所推出的方法使用剛性參考物體作空時(shí)描述，一般來(lái)說(shuō)是不可能的。”[11]

愛(ài)因斯坦給我們開(kāi)了個(gè)大玩笑。因?yàn)閻?ài)因斯坦提出這一論點(diǎn)，就是以剛性物體作為參考物體，一點(diǎn)一點(diǎn)地想象、一步一步地論述下來(lái)的，等他論述完了，宣稱(chēng)建立了廣義相對(duì)論，接著就宣布剛才所有的論述全部作廢，因?yàn)樗鼈兪恰笆褂脛傂詤⒖嘉矬w作空時(shí)描述”，因而“是不能夠保持下去的”。既然“以剛性參考物體作空時(shí)描述”不能構(gòu)建廣義相對(duì)論，從一開(kāi)始愛(ài)因斯坦就不應(yīng)該以剛性物體作為參考物體。從愛(ài)因斯坦的理由來(lái)看，廣義相對(duì)論的以上表述從一開(kāi)始就是不能成立的。

大家是否注意到，愛(ài)因斯坦在第21節(jié)中說(shuō)過(guò)：“因?yàn)檫@樣的理論的方程，對(duì)于一切參考物體，不論其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，都是成立的。”但是，直到他構(gòu)建完成了第一座廣義相對(duì)論的空中樓閣，他也沒(méi)能提出這一方程。他質(zhì)疑經(jīng)典力學(xué)，質(zhì)疑自然法則，最后卻提不出他的萬(wàn)能方程。于是，愛(ài)因斯坦轉(zhuǎn)向了高斯坐標(biāo)系，以構(gòu)建廣義相對(duì)論的第二座空中樓閣。

五、高斯坐標(biāo)系沒(méi)有體現(xiàn)廣義相對(duì)性原理

愛(ài)因斯坦否定了他自己對(duì)廣義相對(duì)論的第一個(gè)表述后，轉(zhuǎn)而論述“廣義相對(duì)性原理的嚴(yán)格表述”。“必須用高斯坐標(biāo)系代替參考物體，下面的陳述才與廣義相對(duì)性原理的基本觀念相一致：‘所有的高斯坐標(biāo)系對(duì)于表述普遍的自然界定律在本質(zhì)上是等效的’”。[11]這個(gè)陳述能成立嗎？

(1)不存在的參考物體—— 軟體動(dòng)物。廣義相對(duì)性原理如果成立，也是物理世界中的原理，而不是坐標(biāo)系的原理。要把廣義相對(duì)性原理論述清楚，必須要有物理世界中的物體或具有物理實(shí)在性的事物來(lái)體現(xiàn)廣義相對(duì)性原理。愛(ài)因斯坦認(rèn)為：“虛設(shè)的剛性參考物體在廣義相對(duì)論中是沒(méi)有用處的”?！坝捎谶@個(gè)緣故，我們使用非剛性參考物體，這些物體整個(gè)說(shuō)來(lái)不僅其運(yùn)動(dòng)是任意的，而且在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以發(fā)生任何形變”?！斑@個(gè)非剛性參考物體(可以恰當(dāng)?shù)胤Q(chēng)作‘軟體動(dòng)物參考體’)基本上相當(dāng)于一個(gè)任意選定的高斯四維坐標(biāo)系”。[12]

為了構(gòu)建廣義相對(duì)論，愛(ài)因斯坦引入了他憑空想象的軟體動(dòng)物作為廣義相對(duì)論的參考物體，而且還賦予這些軟體動(dòng)物特別的屬性：這些軟體動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)是任意的，而且可以發(fā)生任何形變。

但是，這些軟體動(dòng)物是不存在的，它們只是愛(ài)因斯坦想象的產(chǎn)物，是不真實(shí)的。以這些不存在的軟體動(dòng)物作為參考物體來(lái)建立廣義相對(duì)論，就是在虛假基礎(chǔ)上建立廣義相對(duì)論。建立在虛假基礎(chǔ)上的理論會(huì)是真實(shí)的嗎？答案肯定是否定的。這種建立在虛假基礎(chǔ)上的理論，其內(nèi)容不會(huì)有真實(shí)的成份。

(2)虛構(gòu)的軟體動(dòng)物也無(wú)法體現(xiàn)廣義相對(duì)性原理。在狹義相對(duì)論中，參考物體是鐵路路基和火車(chē)車(chē)廂。在火車(chē)勻速直線運(yùn)動(dòng)的情況下，愛(ài)因斯坦以光速不變?yōu)榍疤釛l件，通過(guò)洛倫茲變換方程組，把一個(gè)事件的空-時(shí)量值從一個(gè)參考物體變換到另一個(gè)參考物體?？梢?jiàn)，狹義相對(duì)性原理是通過(guò)參考物體鐵路路基和火車(chē)車(chē)廂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)體現(xiàn)的。而坐標(biāo)系只是標(biāo)出了火車(chē)車(chē)廂和鐵路路基的相對(duì)位置及變化。坐標(biāo)系標(biāo)出的這些量值，是為計(jì)算空-時(shí)量值在兩個(gè)坐標(biāo)系中變換提供數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)代入洛倫茲變換方程組，就可以計(jì)算出它們的協(xié)變量值。

我們按照建立狹義相對(duì)論的方法來(lái)考察建立廣義相對(duì)論。有這樣幾個(gè)關(guān)鍵要素：第一、廣義相對(duì)論的參考物體是軟體動(dòng)物。第二、廣義相對(duì)論參考物體的運(yùn)動(dòng)方式是任意的，在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以發(fā)生任何形變。第三、廣義相對(duì)論的前提條件？沒(méi)有。因?yàn)閻?ài)因斯坦認(rèn)為：按照廣義相對(duì)論，“真空中光速恒定定律，就不能被認(rèn)為具有無(wú)限的有效性?！盵13]第四、廣義相對(duì)論中，軟體動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)量值(v和t)？沒(méi)有。愛(ài)因斯坦雖然賦予軟體動(dòng)物以任意運(yùn)動(dòng)的屬性，但軟體動(dòng)物沒(méi)有提供任何運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)。沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，無(wú)法認(rèn)定這些軟體動(dòng)物有什么運(yùn)動(dòng)。第五、洛倫茲變換方程組計(jì)算的結(jié)果？沒(méi)有。因?yàn)椴粌H沒(méi)有計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù)，而且洛倫茲變換方程也無(wú)法計(jì)算不規(guī)則運(yùn)動(dòng)和軟體動(dòng)物的變形。按照建立相對(duì)論所需的要素，我們作一個(gè)對(duì)照：

參考物體運(yùn)動(dòng)方式前提條件運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算方程狹義相對(duì)論路基和車(chē)廂勻速直線運(yùn)動(dòng)光速不變v和t洛倫茲變換廣義相對(duì)論軟體動(dòng)物(想象的)任意運(yùn)動(dòng)、任意變形 (想象的)無(wú)無(wú)無(wú)

按照以上對(duì)照比較，建立廣義相對(duì)論，只有想象的軟體動(dòng)物，這些軟體動(dòng)物沒(méi)有發(fā)生運(yùn)動(dòng)。雖然愛(ài)因斯坦宣稱(chēng)這些軟體動(dòng)物可以進(jìn)行任意的運(yùn)動(dòng)，但是愛(ài)因斯坦連想象的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)也沒(méi)有提供，也沒(méi)有提供這些軟體動(dòng)物變形的數(shù)據(jù)。相對(duì)性原理需要參考物體的運(yùn)動(dòng)來(lái)體現(xiàn)，廣義相對(duì)性原理需要參考物體任意的和不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)來(lái)體現(xiàn)。這些軟體動(dòng)物什么運(yùn)動(dòng)也沒(méi)有，怎么體現(xiàn)廣義相對(duì)性原理。所以，哪怕依據(jù)虛構(gòu)的參考物體，也無(wú)法建立廣義相對(duì)論。

(3)高斯坐標(biāo)系也沒(méi)有表達(dá)廣義相對(duì)性原理。虛構(gòu)的軟體動(dòng)物沒(méi)有為建立廣義相對(duì)性原理提供必需的要素，愛(ài)因斯坦在軟體動(dòng)物上其實(shí)是虛晃一槍?zhuān)诒举|(zhì)上是把軟體動(dòng)物當(dāng)作高斯坐標(biāo)系?！笆褂酶咚棺鴺?biāo)所作的關(guān)于時(shí)空連續(xù)區(qū)的描述可以完全代替必須借助于一個(gè)參考物體的描述，而且不會(huì)有后一種描述方式的缺點(diǎn)；因?yàn)榍耙环N描述方式不必受所描述的連續(xù)區(qū)的歐幾里得特性的限制?！笨v觀愛(ài)因斯坦對(duì)廣義相對(duì)論的論述，是非常不負(fù)責(zé)任的。他需要表述“這樣的理論的方程，對(duì)于一切參考物體，不論其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，都是成立”時(shí)，便隨手創(chuàng)造了幾個(gè)引力，等用完后就拋棄了，因?yàn)檫@第一個(gè)表述是不能夠保持下去的，而且他也拿不出“這樣的理論的方程”。當(dāng)需要嚴(yán)格地表述廣義相對(duì)論時(shí)，又創(chuàng)造了軟體動(dòng)物?？墒擒涹w動(dòng)物對(duì)建立廣義相對(duì)論也沒(méi)有幫助，只是被他作為幌子虛晃了一下，最終還是回到了純粹的高斯坐標(biāo)系。“必須用高斯坐標(biāo)系代替參考物體，下面的陳述才與廣義相對(duì)性原理的基本觀念相一致：‘所有的高斯坐標(biāo)系對(duì)于表述普遍的自然界定律在本質(zhì)上是等效的’”。[14]

高斯坐標(biāo)系如何表述普遍的自然界定律？這里，普遍的自然界定律是什么，也是含糊不清的。我們只能看看高斯坐標(biāo)系是否表達(dá)了廣義相對(duì)性原理。

愛(ài)因斯坦設(shè)想在桌面上畫(huà)許多相交的曲線，稱(chēng)作u曲線和v曲線。這些曲線無(wú)限稠密地布滿了整個(gè)桌面，桌面上每個(gè)點(diǎn)都有一根u曲線和v曲線通過(guò)，每個(gè)點(diǎn)之間都相距很微小的距離，“因此，桌面上的每一點(diǎn)就有一個(gè)u值和v值。我們把這兩個(gè)數(shù)稱(chēng)為桌面的坐標(biāo)(高斯坐標(biāo))”?！斑@樣，桌面上相鄰兩點(diǎn)P和P′就對(duì)應(yīng)于坐標(biāo)

P：u，v

P′：u+du，v+dv

其中du和dv標(biāo)記很小的數(shù)。同樣，我們可以用一個(gè)很小的數(shù)ds表示P和P′之間的距離(線間隔)，好象用一根小桿測(cè)量得出的一樣。于是，按照高斯的論述，我們就有

ds2=g11du2+2g12dudv+g22dv2

其中g(shù)11，g12，g22是以完全確定的方式取決于u和v的量。”

可是，這個(gè)ds2=g11du2+2g12dudv+g22dv2怎么來(lái)表達(dá)非歐幾里得連續(xù)區(qū)。愛(ài)因斯坦接下來(lái)是這樣說(shuō)的：“對(duì)于所考慮的面上的諸點(diǎn)相對(duì)于量桿構(gòu)成一個(gè)歐幾里得連續(xù)區(qū)的情況，而且只有在這個(gè)情況下，我們才能夠簡(jiǎn)單地按下式來(lái)畫(huà)出以及用數(shù)字標(biāo)出u曲線和v曲線：

ds2=du2+dv2

在這樣的條件下，u曲線和v曲線就是歐幾里得幾何學(xué)中的直線，并且它們是相互垂直的?！睆膼?ài)因斯坦的這些論述可以看出，當(dāng)用數(shù)學(xué)方程來(lái)表達(dá)高斯坐標(biāo)系的曲線時(shí)，這些方程表達(dá)的是歐幾里得幾何學(xué)中的直線。即：我們?cè)诜匠讨兄挥兄本€。數(shù)學(xué)方程中的直線怎么表達(dá)高斯坐標(biāo)系的u曲線和v曲線？愛(ài)因斯坦認(rèn)為：“我們?cè)谏厦嫣岢龅谋硎鰀s2的高斯方法并不是經(jīng)?？赡艿?。只有當(dāng)所考慮的連續(xù)區(qū)的各個(gè)足夠小的區(qū)域被當(dāng)作是歐幾里得連續(xù)區(qū)時(shí)，這種方法才有可能”。“即相對(duì)于既定的‘大小’或‘距離’的定義而言，我們所考慮的連續(xù)區(qū)的各個(gè)小的部分愈小，其表現(xiàn)就愈像一個(gè)真正的歐幾里得系統(tǒng)?！盵15]可是，ds2=du2+dv2不是“象一個(gè)真正的歐幾里得系統(tǒng)”，而就是一個(gè)真正的歐幾里得系統(tǒng)。愛(ài)因斯坦在這里前后的表述是自相矛盾的。愛(ài)因斯坦沒(méi)有從數(shù)學(xué)方程上把非歐幾里得系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為歐幾里得系統(tǒng)，即把曲線轉(zhuǎn)化為直線。而是通過(guò)想象，把曲線想象的非常短。愛(ài)因斯坦認(rèn)為：“在這樣的條件下，u曲線和v曲線就是歐幾里得幾何學(xué)中的直線”。我們把這句話的修飾語(yǔ)去掉，就成了：曲線就是直線。愛(ài)因斯坦認(rèn)為這些直線可以構(gòu)建u曲線和v曲線。因?yàn)閻?ài)因斯坦表示：“我們才能夠簡(jiǎn)單地按下式來(lái)畫(huà)出以及用數(shù)字標(biāo)出u曲線和v曲線：ds2=du2+dv2”。

我們從廣義相對(duì)論的第一座空中樓閣的廢墟上，來(lái)到了建造第二座廣義相對(duì)論大廈的工地上，看到的是建造狹義相對(duì)論的構(gòu)件；相當(dāng)于我們用方形的磚塊砌一座彎曲的拱門(mén)。用方形磚塊砌彎曲的拱門(mén)，這在實(shí)踐上是可行的，但粘接兩個(gè)磚塊的砂漿，必須是拱門(mén)外圈一邊厚，里圈一邊薄?？梢?jiàn)，方塊磚要建造出彎曲的拱門(mén)，磚塊之間的連接方式必須具有把直線轉(zhuǎn)變?yōu)榍€的功能。這個(gè)“ds2=du2+dv2”可以視為建造u曲線和v曲線的“磚塊”。在“ds2=du2+dv2”這些磚塊之間有什么連接方式，以便把直線轉(zhuǎn)變?yōu)榍€？沒(méi)有。那么，曲線怎么會(huì)就是直線？我們?cè)谇懊婵吹?，?ài)因斯坦的辦法是把“du”和“dv”設(shè)想得非常短，短到在他的想象中曲線就是直線，直線就是曲線。由“ds”表示的高斯坐標(biāo)兩點(diǎn)間的距離，它們的長(zhǎng)度愛(ài)因斯坦是這樣表示的：“很小的數(shù)”、“很微小的數(shù)值”、“無(wú)窮小量的數(shù)”[15]。從理論上說(shuō)，“ds”無(wú)論小到什么程度(除“無(wú)窮小量的數(shù)”。因?yàn)闊o(wú)窮小量的數(shù)在數(shù)值上是無(wú)法表示的)，直線總是直線，不會(huì)因?yàn)檫@根直線很短而變成曲線。哪怕這根直線只有原子大小的長(zhǎng)短，它也是直線。因?yàn)椤癲s2=du2+dv2”這個(gè)方程表達(dá)的不是曲線，也不是一個(gè)點(diǎn)，而是歐幾里得幾何學(xué)的直線(直角三角形)。即：在理論上，它們只能是直線。所以，愛(ài)因斯坦沒(méi)有用方程表達(dá)出高斯坐標(biāo)系的u曲線和v曲線，當(dāng)然也沒(méi)有表達(dá)出高斯坐標(biāo)系體現(xiàn)的廣義相對(duì)性原理。

不過(guò)，愛(ài)因斯坦總會(huì)想辦法解決他的問(wèn)題。他先借助于狹義相對(duì)論：“按照狹義相對(duì)論，當(dāng)我們應(yīng)用洛倫茲變換，以一個(gè)新的參考物體K′的空時(shí)變量x′，y′，z′，t′代換一個(gè)(伽利略)參考物體K的空時(shí)變量x，y，z，t時(shí)，表述普遍的自然界定律的方程經(jīng)變換后仍取同樣的形式”。于是，愛(ài)因斯坦把狹義相對(duì)論的相對(duì)性直接套用到廣義相對(duì)論上：“按照廣義相對(duì)論，對(duì)高斯變量x1，x2，x3，x4應(yīng)用任意代換，這些方程經(jīng)變換后仍取同樣的形式；因?yàn)槊恳环N變換(不僅僅是洛倫茲變換)都相當(dāng)于從一個(gè)高斯坐標(biāo)系過(guò)渡到另一個(gè)高斯坐標(biāo)系?！盵11]但是，狹義相對(duì)論的相對(duì)性是通過(guò)參考物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)經(jīng)洛倫茲變換方程組表達(dá)的；廣義相對(duì)論僅僅通過(guò)高斯坐標(biāo)系應(yīng)用任意代換，這些代換用的是什么方程來(lái)表達(dá)廣義相對(duì)性原理？愛(ài)因斯坦僅僅表示“這些方程經(jīng)變換后仍取同樣的形式”，至于怎樣達(dá)到“仍取同樣的形式”，愛(ài)因斯坦沒(méi)有給出具體說(shuō)明，這些問(wèn)題也留給了他的讀者自己考慮。到現(xiàn)在為止，我們沒(méi)有看到高斯坐標(biāo)系體現(xiàn)的廣義相對(duì)性原理，因而沒(méi)有理由證明高斯坐標(biāo)系能表達(dá)廣義相對(duì)性原理。

梳理了愛(ài)因斯坦創(chuàng)建廣義相對(duì)論的全部過(guò)程，我們看到愛(ài)因斯坦拋棄了真實(shí)的物理世界，在他的思維王國(guó)里空想，用想象的引力和軟體動(dòng)物構(gòu)建想象的廣義相對(duì)論?？v觀愛(ài)因斯坦的所有論述，無(wú)法證明物理世界中存在廣義相對(duì)性原理。愛(ài)因斯坦通過(guò)虛構(gòu)的引力(勻加速上升的大箱子、不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán))，把狹義相對(duì)論推廣為廣義相對(duì)論，由此建立了“引力”和廣義相對(duì)論的關(guān)聯(lián)，然后便把他的引力理論都冠以廣義相對(duì)論。我們應(yīng)該認(rèn)清他的廣義相對(duì)論和引力理論不是同一個(gè)理論。他的引力理論，有的已經(jīng)被實(shí)踐證明了；但他的廣義相對(duì)性原理，沒(méi)有一條可以被實(shí)踐證明。

致謝：感謝何慧給予我數(shù)學(xué)上的幫助