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關於萬有引力和廣義相對論
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老師您好: 我這邊有個問題想請教,關於萬有引力和廣義相對論,這是我在看完一本書後有的疑問,這本書內說,在1915年愛因斯坦提出廣義相對論時發現,「萬有引力只是時空彎曲產生的假象」,當時我怎麼想也想不通,但書中舉一個例子「人造衛星」,書中說,愛因斯坦的廣義相對論提出,質量會造成時空的彎曲,而地球具有質量,所以時空會彎曲,而使人造衛星會依彎曲的形狀環繞地球。其中還有說道「時空的扭曲」並說科學界給一個名稱「撓場」,裡面說時空的扭曲會產生扭力與時空的彎曲相似(下面有圖),這是否是在說「人可以站在地上」的那個拉力? 然後後面又講了一些愛因斯坦廣義相對論為了簡化數學,在計算中把撓場省略為零,所以當時他提出的是無撓場的廣義相對論。還有說1922年法國數學物理學家卡坍把撓場的自旋角動量加入廣義相對論,完成更完整的相對論。(書裡表示撓場很難測得,所以逐漸被遺忘)

說了這麼多,我想問的是說,這個「時空彎曲」和「時空扭曲(撓場)」現在是否是已經在科學界非常確定的?(雖然好像已經有科學證據,但好像有些科學家不認同),會問這個是因為這等於是推翻了「萬有引力」,我想這對還在學習得我們是一個完全不一樣的觀念,所以想請教老師,上面所問的是否已經很確定,謝謝~~

     
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自然艾力老師
親愛的學員您好:

我們注意到您正在閱讀李嗣涔教授的作品《科學氣功》,您的發問源於該書第三章的內容,以下為您說明近代物理關於廣義相對論的認識以及俄國科學家Shipov關於撓場(torsion field)的研究。


「萬有引力只是時空彎曲產生的假象」
最早思考萬有引力(重力)現象的牛頓,在發展出萬有引力定律之後,與克卜勒第三定律結合,其公式一直被後人引用、計算各式的天體軌道與週期,而人們卻一直不明白所謂的重力是如何產生,以及如何「遠端」影響著另一個物體。

古典牛頓力學僅能算出萬有引力的大小,並且只觀察到該大小僅與物質的質量有關,而廣義相對論則提供了另一種解釋:重力是「時空連續體」的彎曲,重力的大小即是其彎曲的程度,那麼怎麼計算其大小(曲率)呢,我們要同時考慮物質的能量與動量(質量的函數,也就是必須同時考慮質量與能量)。如此一來,重力被換成以幾何的方式去理解,稱為「假象」,未免危言聳聽了。

廣義相對論提出的當下,缺乏實驗證明其結果,故無法被當世人所接受,直到以下現象陸續被觀測到,才漸漸證明廣義相對論的正確性:

1. 行星公轉軌道近日點的進動(漂移):
牛頓力學預測行星公轉軌道為橢圓形,並且不斷重複在相同軌道上運行,但實際的觀測結果卻有出入。最有名的例子是水星軌道近日點的漂移,相鄰兩次的近日點位置差值,以牛頓力學預測幾乎完全失準,以廣義相對論則準確無比。

2. 重力透鏡:
廣義相對論說有質量與能量的物體會在所處的時間與空間中造成「時空連續體」的彎曲,由此推導,質量與能量愈大者,造成的彎曲程度愈高。若有一個質量十分巨大的星系,將會彎折其後方的星光,使我們可以看到星系正後方的天體,此預測也被觀測所證實。

3. 重力波:
隨著時間變化的電場可以產生電磁波,則隨著時間變化的重力場也應可產生重力波,由於波動即是能量,產生重力波代表向外輻散能量,故會導致系統總能減少。此現象已由雙星運動的週期減少獲得證實:例如1993年諾貝爾物理獎,即是關於一個代號PSR 1913+16的雙星系統,由於輻射重力波而導致兩星互繞的週期愈變愈短的現象。

由以上可知,廣義相對論關於時空連續體的概念已被接受,並且持續驗證修改當中,而「重力是由物質能量與動量在時空中造成的彎曲」,應該是目前不須被懷疑的結論。


時空扭曲(撓場)
關於撓場(或扭場)的研究,目前所查最早的文獻是俄國人Akimov於1987年聲稱發現扭場,於1991年被前蘇聯科學院認證為騙局。之後Akimov再與物理學家Shipov合作發展扭場理論,甚至成立公司製作扭場產生器。俄國科學院於是再度成立委員會調查該理論的真偽,並再度被俄國科學院認證為詐騙。

李嗣涔教授將自身所創的信息場與該扭場理論連結,認為兩件事是同一件事,實際上卻不清楚Shipov理論內容為何,卻購買該公司生產的扭場製造器,並以此機器實驗並指導學生作成碩士論文,可惜該論文權限鎖住10年無法查閱,短期之內無法辨別真偽。

請參閱:
1. 《物理雙月刊29卷4期》內容,P.872~P.874:
http://psroc.org.tw/Bimonth/images/uploafiles/files/%E7%89%A9%E7%90%86%E9%9B%99%E6%9C%88%E5%88%8A29-4_777-896.pdf

2. 撓場(Torsion field):
https://en.wikipedia.org/wiki/Torsion_field_(pseudoscience)

3. 廣義相對論:
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BB%A3%E7%BE%A9%E7%9B%B8%E5%B0%8D%E8%AB%96



 
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