创建时空可变系多线矢物理学（4）广义相对论

（接（3））

广义相对论进而指明：由于非惯性牵引运动系 (各牵引运动系之间有相互作用) 中时空的弯曲特性，通常欧基里得平直时空的闵可夫斯基矢量已不适用于时空中的各点。

通常就不得不放弃使用矢量，而采用曲线坐标直接表达时空各点的位置。

广义相对论再利用黎曼时空“度规张量”的各“元”作为参量，类比由库伦(Coulomb)静电定律转变到马克斯威尔(Maxwell)方程组的变换规律，建立相应的运动方程。而由牛顿(Newton)引力定律转变为爱因斯坦(Einstein)引力场方程。用以处理一些按牛顿理论与实测结果显著偏离而长期未能解决的(例如；水星近日

点的进动)；或者分别按两种理论，其结果有显著差异且可提出实测检验比较的，精细天体运动引力问题(例如；光子在引力作用下频率的红移和运动方向的偏折)。

后经实测检验，都表明：即使计及狭义相对论的效应，如果不计及时空的弯曲特性，是都不能正确求得大时空范围内非惯性牵引运动系的运动规律。

表明：对于非惯性牵引运动系，狭义相对论都只是在时空弯曲特性可以忽略的近似。而经典力学更只是狭义相对论在3维空间的低速近似。

只有广义相对论，因计及了时空弯曲特性的结果，才都能与实测很好地相符。

最近还由实验卫星 (LAGEOS 1 and 2),直接观测到地球引力在其附近空间造成的弯曲。

从而，充分证实了它的正确性，并使人们对时空特性有了更加全面深入的认识。还为发展天体物理和宇宙学奠定了基础。

但是，广义相对论虽已能解决牛顿引力理论与实测的偏离。

却由于没有相应的矢量表达和矢算工具，特别是，非惯性牵引运动系各类多线矢的微分、偏微分还都与时空联络系数(黎曼-克利斯托夫(Riemann-Christoffel)符号)有关，且各有确定的不同取向的相应组分。

现有的各种数学工具都不能确切地进行4维时空各类多线矢和矢量场间统一的，连续演绎的代数和解析矢算。

以致，甚至作为广义相对论重要基础的爱因斯坦场方程，也只能带有猜测性地由分析度规张量的特性而得到，并不能演绎地导出。且迄今仍仅限于在“引力”这唯一的领域内应用。

并使得处理惯性与非惯性牵引运动，欧基里得与黎曼时空，狭义相对论与广义相对论的问题，从基本逻辑结构开始就采用完全不同的两套方法。造成它们彼此孤立，割裂的错误印象。

这也正是“引力”尚不能与自然界的其他各种力作统一研讨的原因之一。

而且，这种处理方法，又是被表达成在单独坐标系的一堆繁复、难解，而又必须求解，的偏微分方程。人们曾经只注重寻找其解，而忽略研讨其物理意义，造成很难理解的印象。甚至有所谓“全世界仅有几百懂得”的说法，致使其长期受到冷落。

罗杰 彭罗斯(R. Penrose)，史蒂芬 霍金(S. Hawking)针对人们曾只注重寻找其解，而忽略研讨其物理意义，致使其长期受到冷落的问题，先后引进和采用不必准确地解方程，而利用已得解的度规特性，推断、研讨其一般特别性，物理地分析一些宇宙学问题。特别是对“奇性”和黑洞的研究，这种新概念的全局方法，使广义相对论展现出新的活力。

霍金得出的两项预言：(1)在暴涨期“小微扰”的发展， (2)黑洞应有热辐射，还分别可为最近观察到的微波背景起伏所证实和在原则上可以检验，而名声大噪。

但是，这种对时空大尺度因果性结构进行物理分析，和进而用围绕由爱因斯坦引力场方程的一些经典解(例如将史瓦西(Schwarzschild)、克尔(Kerr))的度规作 通常场论的“微扰” 处理，研讨引力场自身相互作用的方法，都显得非常间接和带有猜测性。

特别是，其关键技巧是建立在爱因斯坦引力场方程对坍缩尘埃云的解里有一个被“事界”包围的奇点，并将它一般化的基础之上的。

人们熟知，虽然引力场在r=0处确实有一奇点，但它却是相互作用的两物体的质心重合于该点，这是不可能的，因而，并无实际意义，而须在其单连通区域内从相应的Green函数积分中扣除。

显然，这种研究也还存在一些原则上的缺陷。

因此，必须创建新的有效方法，解决有关问题。

 

（未完待续）

 

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