相对论之争与黑洞不存在的理由
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前言

本书是笔者所著的《相对论的悖论与爱因斯坦的失误》一书的后续,前者讨论了狭义相对论问题,本书则主要讨论广义相对论和黑洞。本书由两部分组成:第一部分是关于相对论争论的专题讨论,从爱因斯坦创立相对论以来,国际国内围绕相对论的争论就从未停止过,本书第一篇首先简要回顾了相对论争论的历史情况,进而重点讨论了由相对论争论引出的三个问题。

围绕相对论问题展开的争论,实际上反映了马克思主义哲学与爱因斯坦理论之间的矛盾。马克思主义哲学是一门科学,爱因斯坦相对论也是一门科学,两个科学理论出现了矛盾,表明在这两个理论中一定有一个出现了问题。那么,马克思主义与爱因斯坦相对论为什么存在矛盾,矛盾产生的根源是什么,是马克思主义正确,还是爱因斯坦理论正确?

本书的第一部分回答了这个问题,我们得出的结论是:只要马克思主义的对立统一规律成立,恩格斯关于能量守恒与转化规律的科学论断正确,爱因斯坦相对论就是一个不完善的理论,在这个理论中一定存在着错误。

这就是在相对论研究中马克思主义哲学给予我们的提示或指引。显然,哲学讨论不能代替物理研究,那么,具体地说,爱因斯坦相对论错在哪里呢?

在本书的第二篇,我们按照马克思主义哲学提示的方向,进一步论证黑洞就是广义相对论得出的一个错误结果。为什么宇宙中没有黑洞?本书给出了三个理由:

(1)黑洞起源于牛顿力学的一个错误,当年拉普拉斯在不知道牛顿力学适用范围的情况下,把牛顿理论用到了速度大于光速的情况,由此得出了拉普拉斯黑洞这个错误的结果。1916年,施瓦西利用广义相对论又得到了一个与拉普拉斯黑洞完全相同的黑洞——施瓦西黑洞。为什么广义相对论的施瓦西黑洞与牛顿力学的拉普拉斯黑洞完全重合呢?在以往的广义相对论研究中,人们忽视了这个问题,在这本书中,我们详细地论证了施瓦西黑洞就是拉普拉斯黑洞,由于拉普拉斯黑洞是错误的,因此,广义相对论的施瓦西黑洞也是错误的。

(2)黑洞与永动机一样,如果存在,必然违反能量守恒规律。

能量守恒规律告诉人们,物体运动过程中能量是守恒的,在自然界中不允许出现超越物体能量上限的事情发生。对于任意一台机器来说,它对外所做的功不可以超过它的输入能量,这就是为什么制造不出来永动机的原因。星球的引力场也具有能量,它可以把物体从远处吸引到星球的表面,但任一星球的引力场都不具有这样的能量,使物体下落到星球表面时的速度大于或等于光速,因此,任一星球的逃逸速度一定要小于光速,即任一星球都没有能力对光粒子进行约束,这就是为什么宇宙中没有黑洞的又一原因。

(3)物理学不接受无穷大,黑洞如果存在,将违反热力学第二定律。

爱因斯坦广义相对论和欧拉的理想流体理论属于同一类型的理论,它们都不是真实的物理理论,而是理想化﹑数学化的理论。这种理论都有一个适用范围,在适用范围内使用可以得出正确的结果,例如,用欧拉方程研究升力问题可以给出与实验相符合的结果;在Cg<0.3的情况下使用爱因斯坦广义相对论,也能得出正确的结果。但是,如果超出了适用范围就会得出错误结果,理想流体力学中的达朗贝尔疑难和广义相对论的黑洞,都属于这样的错误。理想流体理论之所以产生奇点,原因是在欧拉方程中把与雷诺数有关的黏性项丢失了;广义相对论之所以出现奇点,是因为在广义相对论场方程推导中使用了牛顿极限,从而把场方程中与引力场强度有关的项弄丢了。用闵可夫斯基极限代替牛顿极限后,广义相对论的奇点便可以消除。这个结果再次说明了黑洞理论是错误的,黑洞如果存在,将违反物理学的一个基本规律——热力学第二定律,即物理学不接受无穷大,这就是黑洞不存在的第三个理由。

本书最终的结论是:爱因斯坦相对论之所以会出现黑洞这样的错误,其根本原因在于,这个理论是按照形而上学的思想建立起来的。在相对论中,爱因斯坦片面强调了对称性,而完全忽略了非对称性(对称性破缺),从而使爱因斯坦的理论违背了辩证唯物主义的对立统一规律,这就是爱因斯坦相对论出现错误的主要原因。

这一结果表明,恩格斯在《自然辩证法》中的一段论述非常具有远见,恩格斯说:“不管自然科学家采取什么样的态度,他们还是得受哲学的支配。问题只在于,他们是愿意受某种坏的时髦哲学的支配,还是愿意受一种建立在通晓思维的历史和成就的基础上的理论思维的支配。

物理学,当心形而上学呵!——这是完全正确的。”

下面,谈一谈这本书的写作动机,大约在2000年前后发生的两件事情,触发了我的写作灵感。

一是世纪之交,在英国BBC、路透社等媒体所作的民意测验中,马克思被评为千年来最有影响的思想家之一,而且位居榜首;二是一位西方著名哲学家德里达出版了《马克思的幽灵》一书,这部书对马克思给予高度评价,称“未来不能没有马克思”,该书在西方思想界一度影响很大。

西方学者对马克思主义尚有如此高的评价,相比之下,国内科学界,对马克思主义“已经过时了,陈旧了”的观点,却从未进行过批驳。如此鲜明的对照,促使作者决定写一本书,从相对论的角度论证马克思主义正确,批驳国内某些相对论物理学家的观点。经过10多年的酝酿准备,现在终于将这本书呈现在读者面前。

最后,还需做一点说明,数学是科学的语言,正确的科学理论只有用数学才能给出准确的表述。然而,一本书中数学公式越多,读者就越少,正如霍金所说,每增加一个公式,就会使读者减少一半。

为了让更多的人能够了解本书的内容,在这本书中,尽量避免使用复杂的公式,而且所有公式都未做推导,这些推导在我先前出版的几本书中可以找到[1][2][3][4][5]

本书适用范围较广,具有大学一、二年级知识水平的读者,均可阅读本书。

蔡立

2016年9月26日于北京