计算机数值方法证伪广义相对论

计算机数值方法证伪广义相对论（摘要）

──精确计算结果证明广义相对论的光和行星运动理论不成立

         梅晓春 (mxc001@163.com)     俞平 (yupingpingyu@yahoo.com)

（1）福州原创物理研究所            （2）美国Cognitech计算技术研究所

广义相对论对牛顿引力理论进行修正，由于数学上的困难，目前计算引力场中光和行星轨道运动时都采用近似方法，导致许多重要信息丢失。广义相对论运动方程的轨道极点由一元三次方程确定，有一个或三个实数解。外太空恒星发出的光在太阳系引力场中的轨道是单极点的。本文的严格计算证明，该极点在离太阳中心2452.649米的地方。因此外太空恒星发出的光要进入太阳内部被消融，不可能被地球人观察到，地球的夜空应当是黑暗的。然而事实并非如此，广义相对论的光在太阳引力场中的两个实验检验都不成立。精确数值计算结果表明，行星绕日运动轨道存在三个实数极点，第三个极点位于太阳内部施瓦西半径外0.003米的地方。但三个极点属于两个不连通的区域，轨道是分离的，由此会引起严重的问题。

精确计算结果显示，广义相对论的行星绕日运动是不稳定的，轨道要发生严重的变形。水星绕日一周近日点距离增加9.4万千米，远日点距离减小7.4万千米。因此水星的近日点和远日点要互换，约63 ~ 80个地球年互换一次。此外，水星绕日一周轨道的正焦弦要改变几千米，这种改变是不对称的和可以累加的，结果会导致轨道形状严重偏离椭圆形。

然而天文观察并没有发现，水星的轨道运动有如此大的变形。由此产生的巨大反差，使广义相对论关于水星近日点进动的计算变得微不足道。本文最后证明，在牛顿引力理论中考虑狭义相对论效应，会导致水星近日点百年16.5’’的进动。需要解释的只剩百年26.5’’，广义相对论百年43’’的计算结果误差达到38.4%。如果在地球参考系的岁差和章动，以及其他行星对水星的引力摄动的计算中也考虑狭义相对论效应，还会引起更大的进动值修正。因此广义相对论对水星近日点进动的计算实际上没有意义。在广义相对论的四个经典实验检验中，与引力场方程有关的三个实验解释都是错的。因此广义相对论对牛顿引力理论的修正不成立，爱因斯坦弯曲时空引力理论是不可能的。

广义相对论对牛顿引力理论的修正

广义相对论行星运动轨道的极点：广义相对论对牛顿引力理论进行修正，其最重要的应用是对水星近日点进动的计算，它成为广义相对论最重要的实验基础。利用爱因斯坦引力场方程的球对称的施瓦西解，得到太阳系行星运动方程。

水星近日点进动问题简介：水星近日点进动点的牛顿力学计算产生于狭义相对论之前。法国的LeVerrier在1845年指出，扣除其他因素后，水星近日点进动有百年 的剩余值无法解释，后来修正为百年 。天文上实际观察到的水星近日点百年进动值约为 ，其中 由太阳系其他行星对水星的引力摄动引起，剩余的大部分由地球参考系的岁差和章动引起。扣除这些因素后，才是广义相对论的百年 。一个明显的事实是，用爱因斯坦引力理论既无法计算地球参考系的岁差（月球对地球的绕日运动轨道的影响）和章动（月球对地球自转轴方位的影响）对水星进动值的影响，也无法计算其他行星对水星进动产生的影响。对于这类天体力学问题，广义相对论甚至连引力场方程都写不出来，更不用说求解了。

LeVerrier等人早年的牛顿力学计算不可能考虑狭义相对论效应。爱因斯坦提出狭义相对论后，也没有考虑狭义相对论对水星近日点进动产生的影响。后来的物理学家大多相信广义相对论，也没有做这个工作。对此蔡力先生曾提出质疑，认为牛顿引力理论应当考虑狭义相对论效应。本文以下证明，如果考虑狭义相对论效应，也会导致水星近日点的进动。百年进动值为16.5’’，因此水星近日点进动值需要解释的只剩26.5’’。广义相对论百年 的计算值误差达到38.4%，根本不可能认为爱因斯坦引力理论得到实验支持。精确计算其他行星对水星近日点的影响是几乎不可能的事情，因为这是一个非常复杂的多体问题。于是天文学家们就将问题简化，理论上将其他所有的行星打碎，变成围绕太阳的环形的均匀质量，而且这些质量落在同一个黄道平面上。根据这样的简化模型计算得到的水星近日点移动的理论值为每一百年532弧秒，结果居然非常接近实际观察的数值的剩余量575弧秒，误差仅仅43弧秒，小于575弧秒的8%，5600弧秒的0.8%。

广义相对论的辉煌成绩之一就是算出了这剩下的0.8%。所以，说经典物理无法解释水星近日点的移动是不符合事实的。事实是，经典物理学能够解释水星近日点的移动。只是由于问题过于复杂，只能诉诸过于简单的模型进行近似计算，才使得经典理论的计算数值只相当于实际观测值的99.2%，而广义相对论计算的结果只相当于实际观测值的0.8%。应该说，经典理论的成绩相当不错。那么，广义相对论计算出来的0.8% 有没有意义呢？没有。除非实验观测和经典理论计算的误差大大小于0.8%,否则广义相对论计算出来的0.8% 的修正量便没有丝毫意义，这是误差理论的常识。相对论维护者要想确立相对论对水星近日点移动的解释的实质意义，就必须证明经典模型所引起的误差大大小于0.8%。

可是从来没有任何人对经典计算中过分简单的模型可能产生的误差做过误差分析。这种误差分析也没法做。按常理分析，这种过分简单的模型产生的误差非常可能超过10%。理由是：

1）将行星简化为均匀的物质环是非常粗糙的模型，和绕太阳转的行星相差太大。行星的运动是动态的，集中的行星质量和水星的作用也是动态的不均匀的，而均匀的物质环是静态的；2）对行星的质量的测量不精确，对水星和土星质量的测量值仅有两位有效数字，误差大于1%；3）将所有的质量环放在同一个黄道平面上和事实不符。到底误差多少很难估计，除非解决了多体问题得到精确结果后才能知道。有些教科书或网站上列出五位有效数字的计算结果，给人以误差不到万分之一的假象。其实这五位数字仅仅是计算时保留的有效数字，他不反映因为模型简单化带来的误差。

一般相对论教科书提到此事时都不谈误差分析，不提及数学模型问题。更多的书索性不提经典计算的那部分。只说“牛顿力学不能解释水星近日点移动问题， 而广义相对论能够精确地计算出水星近日点的移动（43弧秒）。这说明经典力学需要修正，说明广义相对论正确”。给不知情的读者的印象是，水星近日点的移动每百年只有43弧秒，而不是5600弧秒。比如托尔曼就說“实验观测的数值為43弧秒，正好与广义相对论计算的数值吻合”。

这是非常不诚实的说法。正确而公正的报告应该是：实际观测到的水星近日点移动为每一百年5600弧秒； 用经典理论近似计算得到的数值为5557弧秒；误差為43弧秒，小于0.8%；经典理论计算数值包括因地球坐标系转动造成的5025弧秒和因各行星造成的532弧秒；用相对论计算得到的数值为43秒；相當于实际观测数值的 0.77%，誤差为实际观测数值的99.2%, 誤差等于相对论計算結果的130倍。此外，还有其他可能造成水星近日点移动的因素。

比如太阳本身并不是完美的球体，而是一个扁球体，而且因为不能假定太阳体内质量分布均匀，所以它的总体偏心率可能比观测到的光球面的偏心率大。这就很容易造成1%的贡献。有人认为广义相对论计算出的水星近日点移动的数值正好等于经典理论计算的微小误差不过是巧合。总而言之，仅仅因为广义相对论算出了0.8% 的移动，就把它当作实验证据，是非常不严肃的。

讨 论

在广义相对论的四个经典实验检验中，光线的偏折和雷达波延迟实验涉及光在太阳引力场的运动，其计算都假定光的轨道的极点在太阳表面。按照本文的严格计算，光线的轨道极点不在太阳表面，而在太阳内部离太阳中心只有2453 米的地方。二者相差高达约300000 倍，因此广义相对论对这两个实验的计算都是错的。

爱因斯坦广义相对论最重要的实验检验是水星近日点进动，正是这个问题的计算与被认为观察一致，广义相对论才得到科学界的认可。然而物理学家没有注意到的是，广义相对论对牛顿引力的修正还会引起行星轨道巨大的形变，在天文上没有被观察到。水星近日点的进动是微小的，而行星轨道的形变是巨大的，由此产生的反差使近日点进动的计算变得微不足道。

可以想象，如果当年爱因斯坦知道，弯曲时空引力理论不但会导致外太空恒星发出的光全部进入太阳内部，地球夜晚的星空会变黑，还会使太阳系的行星运动轨道出现第三极点，导致行星轨道巨大的形变，就根本不会有现在的广义相对论。考虑狭义相对论效应，还会导致水星近日点百年 的进动，需要解释的只剩下百年 。广义相对论的计算结果式百年 ，误差就达到38.4%。加上其他因素的考虑，广义相对论的水星近日点进动计算实际上没意义。广义相对论的四个经典实验检验中，除了引力红移外，与引力场方程有关的三个都是错的。

爱因斯坦引力理论导致行星轨道的第三极点，它实际上是不存在的。第三极点问题不但将广义相对论的行星运动理论彻底毁掉，而且也证明奇异性黑洞理论不成立。事实上这两个问题是互相关联，如果奇异性黑洞的视界真实存在，太阳引力场中行星运动轨道的第三极点也一定存在。假设太阳已经崩塌成黑洞，行星的第三极点一定在黑洞的视界附近。由于太阳系的行星和星系中恒星的运动轨道不存在第三极点，奇异性黑洞也是不存在的。

本文的计算机数值精确计算结果表明，广义相对论对牛顿引力理论的修正是无效的。对牛顿引力的修正不可能具有 的形似，而这恰恰是广义相对论的精髓所在。从更本质上说，爱因斯坦弯曲时空引力理论是不可能的，对牛顿引力理论的修正只能在平直时空中进行。修正项中不可能包含 的项，但通过引入与距离的一次方成正比的项，或者通过假设引力质量与速度有关来实现。比如采用以下形式：事实上，爱因斯坦弯曲时空引力理论的能力是非常有限的，在处理具体问题时相当笨拙，在许多情况下根本没有适用价值。比如火箭在地球表面加速升空（而不是在引力场中自由降落），这种对牛顿力学极为简单的问题，广义相对论都是无能为力的。爱因斯坦引力理论不可能取代牛顿引力理论成为物理学的基本理论，这是不争的事实。

历史对物理学开了个大的玩笑，谜底一百年后被彻底披露，物理学被耽误了一百年。物理学应当彻底放弃弯曲时空引力理论的几何描述方式，回归平直时空中的动力学描述方式。

参考文献

1、张永立，相对论导论，云南人民出版社，1980；

2、冯麟保，刘雪成，广义相对论，吉林科学技术出版社，1995；

3、刘辽，赵峥，广义相对论，第二版，高等教育出版社，2004；

4、S. 温伯格，引力论和宇宙论，科学出版社，1984；

5.、蔡力，相对论探疑，上海交通大学出版社，2013年，p. 51, 131.

6.、王令隽，广义相对论百年，博客网；

7、梅晓春，第三时空理论与平直时空中的引力和宇宙学，知识产权出版社，2015。

评《计算机数值方法证伪广义相对论》

张崇安  王德奎

R_uv-（1/2）g_uv R=-8πGT_uv       （1）

式（1）为爱因斯坦广义相对论方程。左边第一项R_uv，是里奇张量，针对的是圆周运动：在两个物体中当一个物体有被绕着的物体作圆周运动时，该物体整体体积有同时协变向内产生加速类似的向心力的收缩或缩并、缩约作用。里奇张量和里奇曲率是一种全域性或非定域性的体积收缩的引力效应，而不同于韦尔张量和韦尔曲率是针对不管平移或曲线运动，体积效果仍与直线距离平移运动作用一样，只类似是一维的定域性的拉长或压扁的潮汐或量子涨落引力效应。另外量子卡西米尔平板间也有韦尔张量收缩效应，但这与量子回旋间，被绕离子核非定域性的里奇张量收缩效应的引力量子信息隐形传输机制，本质是不同的，又是统一的。以上（1）式已有彭罗斯对里奇张量的推理证明，在物理、力学中如何针对具体问题构造这个泛函，在物理、力学问题有不同的数学信息学编辑技术。

而亚光子海洋引力精准编辑测序原子模型，是看原子核内质子量子色动化学构成的卡西米尔平板间的量子起伏，产生的收缩效应引力，这属负能量作用力，发出的引力介子属于虚数超光速粒子。但对星球间的里奇张量收缩效应，发出的引力介子是分成经典的光速传输，和量子信息隐形虚数超光速传输两部分，这把回旋被绕的星球也分成了两半。一半是对着回旋的卫星，类似属韦尔张量的牛顿引力是经典的光速传输；另一半是背着回旋的卫星，由于里奇张量整体收缩效应，逼迫这一半需要量子信息隐形传输的虚数超光速引力介子，两半收缩才能同步。由此方程式R_uv-（1/2）g_uv R=-8πGT_uv，可理解为：左边第一项R_uv里奇张量，属全域整体收缩效应的作用量。其余式中R是里奇张量的迹；g_uv是对距离测度的空间几何度量张量；G是牛顿引力常数；T_uv是刻画能量、动量和物质性质的张量；1/2、8、π是数。左边第二项（1/2）g_uv R，实际代表针对背着回旋卫星那一半星球的里奇张量收缩效应的作用量。等式右边的8πGT_uv，实际属可计算和测量的引力作用量；其负号代表引力方向作用向球心，而不是向外。

参考文献