给孩子的宇宙学-05万有引力不是真正的力
我现在来讲第三个部分,弯曲的时空广义相对论。狭义相对论是说时间和空间是一个整体,能量和动量是一个整体,但是没有说两者之间有什么关系。现在爱因斯坦把他的相对论发展为广义相对论之后,就把这个关系捋清楚了。
爱因斯坦的狭义相对论提出来之后,有好多人说他那个不对,批判,有的站在哲学的观点上批判他。唯物主义者说他不够唯物,唯心主义者说他不够唯心,反正是说什么都有,爱因斯坦都懒得理他们。爱因斯坦觉得他自己相对论有没有问题呢?他觉得他相对论是有问题,但是不是这些人说的问题,这些人都没看懂他的相对论的,是吧?
什么问题呢?第一相对论是建立在惯性系的基础上的,几个罐两个惯性系之间的变化的基础上的惯性系没法定义了,为什么呢?因为在牛顿的理论当中是怎么定义惯性系呢?牛顿说存在一个绝对空间,凡是相对于这个绝对空间静止的或者是匀速直线运动参考系就是惯性系。阿依旦说没有绝对空间,那你这个关系怎么定义?就不好定义了。有人说是不是可以这样定义,说假如一个质点不受力的质点,它保持静止或者匀速直线运动状态的话,这个参考系就是惯性系。
换句话说就是用第一定律,牛顿第一定律的定义关系系。如果第一定律成立,这就是灌婴系。可是这支流有一个问题,你怎么知道这个支点没受力?说没东西碰的,没东西碰它可不不可能有外场吗?你也没法判定这个质点能不能受到力,没有有没有有受到力,你要想说明这个支点没有受到力的最好的办法就是什么呢?这个质点它在惯性系当中保持静止或者匀速直线运动的状态。
但是要这么说就有问题了,你惯性系还没有定义,你为了定义惯性系,你要用到不受力这个概念。你定义不受力又要用到惯性系这个概念,这是个逻辑循环,对不对?所以关心系没法定义,咱想了半天,这个定义不了。
再有一个是万有引力定律,放不进相对论的框架。当时就知道两种力,一个是电磁力,一个是万有引力。电磁力正好适合相对论。原来发现麦克斯韦电磁理论和伽利略变化有矛盾,那就是因为麦克斯韦电磁理论实际上已经是相对论的,但是你那个变换作为了变化,还不是个相对论的,所以有矛盾。你一旦把罗伦斯变换提出来以后,爱因斯坦把把它整个建立起这个体系以后,那个电磁理论就自然适合相对论,所以没有问题……