爱因斯坦场方程给出了时空几何是如何猜出的

阿兰·索卡尔是纽约大学(NYU)的┅个物理学家他认为人文学者对科学的攻击是不公正的,而且这些学者不懂科学却经常在文章中引用科学来支持自己的观点有点欺骗讀者的意思。索卡尔本人是个科学家同时是个左派,他认为左翼知识分子不应当用这种带有欺骗性的方式来宣传自己的主张于是索卡爾写了一篇 “诈文”《超越界限:走向量子引力的超形式的解释学》,其中他介绍了不少现代科学的成果和结论然后把这些科学结论驴脣不对马嘴地用来支持一些左派主张,例如把数学里的选择公理和妇女堕胎自由连在一起反正,这篇文章总的意思是说最新科学成果表明左翼知识分子的主张是对的。他把这篇文章寄给一家权威的后现代杂志《社会文本》《社会文本》很有名,但从来没有著名科学家寫来文章不久,这篇文章登了出来登在《社会文本》题为《科学大战》的一个专刊上。然而一个月后索卡尔就在另一个杂志上发表叻另一篇文章,说明他在《社会文本》发表的是一篇诈文里面引用的所谓科学成果在科学界是些人所共知的东西,而这些成果根本推不絀那些社会意义的结论其中的推导完全是荒谬的,明眼人一眼就能看出来其实《超越界限:走向量子引力的超形式的解释学》这个题目就够荒谬了。

——以上摘自陈嘉映著《哲学 科学 常识》

艾伦·索卡尔在《社会文本》上发表的“诈文”译文——

         超越界限:走向量子引力的超形式的解释学

                艾伦·索卡尔

  超越学科之间的界线……(是)一项危險的研究,因为它很可能破坏公认的认知方式所划定的界线自然科学与人文科学之间的界线一直是最牢固的界线之一。


                ——瓦利埃·格林伯格,《超越性解读》

  把意识形态转变为批判性的科学专制……是这样一个基础上进行的这┅基础就是科学与意识形态所有前提的批判必须是唯一绝对的科学原理。


             ——斯坦利·阿诺罗维兹,《作为权利的科学》

  有许多自然科学家特别是物理学家,至今还坚持认为:关注社会和文化批评的领域或许除了一些外围的影响外,不會对他们的研究有任何实质性的贡献几乎没有人愿意接受这样一种思想,即他们世界观赖以生存的基础应该依照社会和文化的批评来進行修正和重建。他们坚持后启蒙运动霸权长期强加在西方学术界的教条这种教条可以简单概括为:存在一个外部的世界,其特性独立於任何个体的人甚至独立于作为总体的人类存在;这些特性被隐藏在“永恒的”物理学规律之中;人们能通过(所谓的)科学方法所规萣的“客观的”程序和认识论上的规范,来获得关于这些定律的可靠的虽然是不完备的和试探性的认识。


  然而20世纪科学在深层次仩的观念变化已经破坏了这种笛卡尔—牛顿式的形而上学(Heisenberg 1958,Bohr1963)在科学的历史和哲学的研究中,具有革命精神的思想家更进一步对这種形而上学的可靠性(Kuhn 1970Feyerabend 1975,Latour 1987Aronowitz 1988 b,Bloor 1991)提出了质疑当前,女性主义和后现代结构主义的批评已经消除了主流西方科学实践中的客观存在内容嘚神话揭示出隐藏在“客观性”神秘面纱后面的占统治地位的意识形态(Merchant 1980,Keller 1985Harding 1986,1991Haraway
1991)。因此现在人们越来越清楚地认识到,物理“实茬”只不过是一种社会“实在”,本质上是一种社会和语言的建构科学“知识”远不具有客观性,它反映或隐含着其赖以生存的文化Φ的占统治地位的意识形态或权力关系;科学真理的断言本质上具有理论负载和自我指涉因此,科学共同体的话语尽管其具有不可怀疑的价值,但从不同见解者或受排斥的团体中产生出来的反霸权的叙事来说人们不能够断言它们具有一种认识论上的权威地位。这些叙倳的主题尽管某些侧重点不同,但能够被追溯到阿诺罗维兹对量子力学诞生的文化结构的分析(Aronowitz 1988b第9章和第 12章);罗斯对后量子科学中對立的话语的分析(Ross 1991,导言和第1章);伊里伽莱和海莉斯对隐含在流体力学中的性别密码的揭露(Irigaray 1985Hayles 1992);哈丁对隐含在一般意义上的自然科学,特殊意义上的物理学中的性的意识形态的广泛批评(Harding 1986第2章和第 10章;Harding 1991,第四章)
  在这篇文章中,我的目的是通过解释量子引仂的最新发展更进一步发展上述分析:在这一物理学中的新兴分支——量子引力中,海森堡的量子力学和爱因斯坦广义相对论被综合和替代了正如我们将会看到,时空的流形终止了作为客观物理实在的存在;几何变成了相对的和语境式的以往的科学的基本的概念范畴(其中,包括存在自身)已经变成尚存疑问的和相对的我将会证明,这种观念上的革命对于一种未来的后现代和具有解放意义的(liberatory)科学的内容来说,具有深刻的意义
  我将按如下步骤来展开这篇文章。首先我将非常简短地讨论由量子力学和经典的广义相对论所引起的某些哲学和意识形态的问题。其次我将概括出新兴的量子引力理论的概貌,讨论其中产生的某些概念上的问题最后,我将评论這些科学发展的文化和政治上的涵义需要强调的是,这篇文章肯定是试探性的和初步的;我并不会假装我能够回答我提出的所有的问题相反,我的目的是引起读者对物理学中这些重要发展的注意并尽可能概括出这些发展的哲学和政治的涵义。我将努力把数学知识控制茬最低限度但我已认真地提供某些参考书,从这些书中有兴趣的作者能够找到所有有关必备的细节知识。

     1、量子力学:不確定性、互补性、不连续性和相同连通性

  我并没有有意识地涉入量子力学的概念基础的广泛讨论之中[1]任何认真研究过量子力学方程嘚人都会完全同意海森堡对其著名测不准原理的概括:

  我们不能再谈论独立于观察过程的粒子的行为了。作为一种最终结果在量子仂学中形成的数学化的自然规律不再处理基本粒子自身,而是处理我们对它们的认识也不能再问这些粒子是否是客观地存在于时间和空間中。


  当我们谈论存在于我们时代的精确科学中的世界图景时我们是指一种自然的图景,而不是指我们与自然的关系的图景……科学不再是一个作为客观的观察者来面对自然,而是把自已视为一个在人与自然的相互作用中的演员人们已经认识到了分析、说明和归類的科学方法的局限性,这种局限性来自于这样的事实:通过自身的介入科学改变和重新塑造了其研究的对象。换言之方法和对象不洅相互分离了。(Heisenberg

  类似地玻尔写到:“在普通物理学意义上的一种独立实在的存在既不能够被归属于现象,也不能够被归属于观察嘚力量”(Bohr 1928,314)斯坦利·阿诺罗维兹已经很令人信服地把这种世界观追溯到第一次世界大战前后,中部欧洲所出现的自由主义逐渐占居上风的那些转折年代。[3]


  量子力学第二个重要的方面是互补性或辩证法(dialecticism)。光是粒子还是波互补性原理“认识到粒子与波动性是楿互排斥的。然而对所有现象的一种完备的描述来说,这两者都是必不可少的”(Pais 1991p.23)。[4]更一般地海森堡写道:

  我们用来描述原子系统的不同的直观图像,虽然对特定的实验来说是完全充分的,然而却是相互排斥的如:玻尔的原子能够被描述为一个小规模的荇星系统,外围的电子围绕着原子核旋转然而,就其他实验来说我们能够更加便捷地想象原子核周围是一组稳定的波,这些波的频率表现为原子发射出辐射的特性最后,我们能够从化学上来考虑原子……当每一种图像被置于适当的地方时,它是合理的但不同的图潒则是相互矛盾的,因此我们把它们称为互相补充的(Heisenberg

  玻尔又说“对同一个对象的一种完备的说明可能需要不同的观点,这对描述嘚单一性提出了挑战的确,严格地说对任何概念的有意识的分析都排除掉其简单的应用。”[5]后现代主义者的认识论的这种预言决不是┅种巧合弗洛拉(Froula 1985)和霍勒(Honner 1994),特别是普罗特尼斯基对互补原理和解构之间的深刻联系进行了详细的讨论(Plotnitsky 1994)[6][7]


  量子力学的第三個方面是不连续性或间断性(rupture):正如玻尔解释的那样:“(量子理论)的本性可能被详细地表达在所谓的量子假设之中,这一假设把任哬原子的过程描述为在本质上是不连续的或者说,是相当粒子化的(individuality)完全与经典的理论或普朗克所描述的量子行为无关”(Bohr 1928,cited in Jammer 1974P.90)。半个世纪后术语“量子跃迁”已经深入到我们的生活语言之中,以致于当我们采用这一词汇时并没有意识到其在物理学理论中的來源。
  最后贝尔定理和其目前的一般化形式[9]表明一个观察行为此时此地不仅能够影响到正在被观察的对象——正如海森堡告诉我们嘚那样,而且还会影响到无论多遥远(如在仙女座星系)上的对象这种现象(用爱因斯坦的话来说,“幽灵式的”)对传统机械论的空間、对象和因果关系[10]提出一种最基本的重估提出一种新的世界观,在其中宇宙被赋予相互联系和整体论的特征:这就是物理学家大卫·玻姆所称之为的“稳秩序”[11]的东西这些来源于量子物理学充满真知灼见的新世纪(New Age)的解释,常常是一种没有依据的反思性追求但这種解释的一般的正确性是无可怀疑的[12]。用玻尔的话来说:“普朗克对基本的运动量子的发现…… 揭示出一种内在于原子物理学的整体性超越了古代的狭隘的物质可分性的观念。”

           2、经典广义相对论的解释学

  在牛顿机械论的世界观中空间和时間是分离的和绝对的[13]。在爱因斯坦的广义相对论中空间和时间的区别消失了,只存在一种新的统一体:四维时空观察者对“空间”和“时间”的感知依赖于其运动状态[14]。用赫尔曼·闵可夫斯基的名言来说:“从今以后,空间自身和时间自身将必定会消失在纯粹的阴影之中,只有两者的统一才会保留着一种独立的存在”(Minkowski 1908,Lorentz et al.的译本 1952P.75)不过,闵可夫斯基的时空观中所隐含的几何学仍然保留着绝对性的特征[15]


  只有在爱因斯坦的广义相对论中,最基本的概念发生了革命性的改变:时空几何学变成了一种随机性的和动态性的把自己隐藏在引力场中。从数学上来看爱因斯坦结束了欧几里德(今天它甚至还在折磨着中学生)以来的传统,采用由黎曼所发展起来的非欧几哬爱因斯坦的方程是高度非线性的,这就是为什么许多在传统框架中训练出来的数学家发现:理解这些方程是如此困难以致于无法解決它们。[16]在非线性可以忽视的情况下牛顿的引力理论近似地对应着爱因斯坦方程。爱因斯坦的广义相对论因此也就包含着牛顿理论所有嘚公认的成就同时在预言直接产生于非线性的基本的新现象方面超越了牛顿理论:如太阳附近光线的弯曲;水星的近日点运动和恒星由於引力坍缩而陷入黑洞等现象。
  广义相对论是如此神秘以致于它的某些结果(是从完美的数学中推导出来的,天体物理学观察正在逐步地证实它们)读起来就像科学幻想黑洞今天已经是众所周知的事实了,虫洞(wormholes)已经开始展现其魅力或许今天人们更不熟悉的是謌德尔对爱因斯坦空间的一种构造,就包含着一种封闭的类时曲线(timelike curves)那就是说,在这样的一种宇宙中人们可能会返回他们自己的过詓。[17]
  因此广义相对论给予我们的是一种崭新的、与我们的直觉相对立的空间、时间和因果性的概念[18];因此,如果是广义相对论不仅茬自然科学上而且在哲学、文学批评和人文科学上产生了深刻的影响,我们并不要为此而感到惊讶如30年前,在一个受人们欢迎的“批評性语言和人的科学”讨论会上让·海普莱特(Jeam Hyppolite)就提出了一个在科学话语中有关雅克·德里达的结构和符号的理论的尖锐问题:

  洳果我采用某种代数结构(集合),那么中心在什么地方中心是否是对勉强允许我们理解元素之间的相互作用的一般规则的认识?或者說中心是某些在集合中具有特殊的地位的元素?……如在爱因斯坦那里我们明白了经验证据所拥有的某种特权的消失。与此相关我們看到了一种常数的出现,一种时空结合的常数它不属于任何生活于经验中的实验者,但在某种程度上它主导着整个结构;这一常数嘚概念,是中心吗(Jean Hyppolite 1970,P.265-266)[19]

  德里达敏锐的回答涉及到经典广义相对论的核心:

    爱因斯坦常量不是一个常量,不是┅个中心它只是一个变量的概念——最终,它是游戏的概念换言之,它不代表对某一事物——一个观察者能够把握这一研究领域的中惢——的认识它只是一个游戏的概念。

  用数学术语来说德里达观察到爱因斯坦场方程给出了时空几何G_μν=8πGT_μν在非线性的时空微分同胚(无穷次可微,但不必解析条件下的时空流形的反身映射)下的不变性。关键在于这种不变群在“可变迁地作用”(acts transitively);这意味著任何时空点,如果是真实存在将能够转化为任何其他的点。在这方面无穷维的不变量的集合,将会消除观察者和被观察对象之间的區别;欧几里德的、和牛顿的G从前一直被认为是常数,因而是普适的现在却要其在不可避免的历史性中来理解。假设的观察者现在却鈈可避免地被解除了中心化与任何时空点脱离了认识上的联系,这种时空点不再能纯粹从几何上来定义

        3、量子引力:弦、交织(weave)或形态发生场

  然而,这种解释在经典广义相对论中是充分的,但在新兴的量子引力的后现代观中却是不完备的当量子引力场——几何学的具体化,变成非交换性(因而是非线性的)的算子时作为一个几何实体的G_μν的经典解释如何可能被保持呢?现在,不仅观察者,就是几何的概念,都必须是相关联的和语境式的。


  因此,量子理论与相对论的综合是理论物理学未能解决的中心問题[21]今天没有一个人能肯定地预言什么是这种综合的语言和本体论,更不用说什么是这种综合的内容然而,如果这一综合的时刻真正箌来它也不过是用来验证历史上理论物理学家在试图理解量子引力时已采用的比喻或想象而已。
  在普郎克尺度上(大约10^-33厘米的范围內)20世纪60年代,物理学家就开始尝试把几何学视为一种“时空的泡沫”:时空曲率的泡(Wheeler 1964)表现出一种复杂的和连续变化的相互连通嘚拓扑学。但物理学不能够更进一步运用这种方法这或许是由于那时的拓扑学和流形理论的发展尚不充分。
  在20世纪70年代物理学家嘗试了一种更为简便的方法:通过假定爱因斯坦方程是近线性态,来简化爱因斯坦方程随后,他们把标准的量子场理论的方法运用到了仩述简化了的方程但这种方法也失败了:这导致了爱因斯坦的广义相对论,用技术的术语来说是“扰动性不可重正化”(Perturbatlvely nonrenormallzable)。(Isham 1991see.3.1.4)。这意味着:爱因斯坦广义相对论中的强的非线性特征是其理论的本质;任何试图声称非线性是一种弱条件的尝试,都是自相矛盾的(这并不奇怪近线性的方法破坏了广义相对论的几乎所有的特征,如黑洞)
  80年代一种相当不同的方法,也就是现在所知的弦悝论变得流行起来:在这种理论中物质的基本构成不是点状的粒子,而是相当微小(普郎克等级上)的封闭或开放的弦(Wheeler 1964)在这种理論中,时空流形并不是作为一种物理实在而存在;而时空是一个派生概念仅在大尺度(这里“大”意味着比10^-33厘米长!)的范围内近似地匼理。当时热衷于弦理论的人认为他们正在接近一个终结理论,——谦虚并不是他们的一个优点某些人现在还在这样想。但弦理论中嘚数学困难是相当令人生畏的看来目前也无法解决。
  就在目前一小群物理学家已经返回到爱因斯坦广义相对论中的完全非线性上,用阿伯汉·阿西泰卡所发明的一种新的数学符号,试图提出一个对应的量子理论(corresponding quantum theory)(AshtekarRovelli and Smolin 1992,Smolin1992)他们获得的图像是迷人的:正如在弦悝论中,时空流形只是在大尺度的范围内合理但不是一种客观实在。在小尺度上(普朗克尺度)时空的几何学是一种交织,一种弦的複杂的相互交错
  最后,一个激动人心的方案在过去几年中在一组不同学科的数学家、天文学家和生物学家的通力合作下已经获得叻引人注目的发展:这就是形态发生场理论。[22]从80年代中期以来这一领域中已经积累起的证据,首先得到研究进化的生物学家(Waddington 1965Comer 1966,Gierer et al.1978)嘚认识表明这一场与量子引力场有着密切的联系[23]:(a)这种场充满整个空间;(b)这种场与所有的物质与能量相互作用,而不论这种物質能量是否被磁化;并且最有意义的是(c)这种场在数学上被认为是一种“对称的二阶张量”所有这三个性质是引力的性质,几年前囚们已经证明了一个对称的二阶张量场的内部相容的非线性理论,至少在最低能量状态正是爱因斯坦的广义相对论(Boulware and Deser 1975)。因此如果证據(a),(b)(c)能够成立,那么我们就能推出形态发生场是爱因斯坦引力场的量子表现(quantum counterpart)直至目前,这一理论还被高能物理学权威人士所忽视或嘲笑这些人士在传统上一直埋怨生物学家(更不用说人文科学家)对他们的 “地盘”的人侵。[24]然而某些理论物理学家目前已经开始注意到了这种理论,在不久的将来将会有很好的发展前景。[25]
  现在讨论弦理论、时空交织或形态发生场是否将会在实验室中被证实还为时过早:这种实验是很难操作的。但值得注意的是所有这三种理论有着类似的概念结构:强的非线性主观的时空,不變通量和强调相互联通的拓扑学

            4、微分拓扑学与同调理论

  几乎所有的外行人都不知道,在70年代和80年代中悝论物理学经历了一场重要的变化(虽然这还不是一种库恩范式意义上的变化):仅仅处理局部流形的数学物理学的传统工具(实分析和複分析)已经被用来解释宇宙的整体结构的拓扑方法(更准确地说,是微分拓扑方法[26])所补充这种趋势体现在测量理论中对不规则对潒的分析(AIvarez-Gaume


  大约就在同时,在社会与心理科学中雅克·拉康指出了微分拓扑学在其中所扮演的一个关键角色:

  这一图形(麦仳乌斯带)可看作是一种重要的内截形在基点上的基,在结点处构成了这样一个课题这远远超出了你的最初的考虑,因为你可以找到能夠作出这种内截面的那种表面你也许会注意到球面,那种表示总体的熟悉的符号但并不适合作这种表面。而环面一个克莱因瓶,一個正交面就能够作出这种内截面当用来解释精神疾病结构的许多症状时,这种差异性就显得十分重要了如果你能够通过这个基本的内截面把该课题符号化,这样你就能够指出环面上的一个内截面与神经过敏有关正交面上的截面则与另一种精神疾病有关(Lacan 1970,P.192193)[29]

  正如阿尔都塞(Althusser)正确地评论道:“拉康最终给出了弗洛伊德思想所必需的科学概念”[30]。就在当前拉康的“主题的拓扑学”已经被富囿成效地应用到电影批评(Miller


  1977-1978,P.24-25)[31]和对爱滋病患者的心理分析之中(Dean 1993P.107-108)。用数学术语来说拉康在这篇文章中指出了球面的苐一个同调群[32]是不重要的,但其他表面的同调群却具有深刻的意义;这种同调群可能与经过一次或更多次正交后的表面相连通或不连通[33]哽进一步说,正如拉康所猜测的那样在物理世界的外部结构和其内在的心理状态的量子结理论(qua knot theory)之间,存在一种密切的联系:这种假說现在已经被威腾所从事的结的不变量的研究工作所证实这项工作来源于三维的彻·西蒙斯(Chern Stmons)的量子场论(Witten 1989)。
  类似的拓扑结构茬量子引力中也出现但由于所涉及的流形是多维的而不是二维的,高级的同构群也就扮演着一种特定的角色这些多维的流形在传统的彡维笛卡尔空间是不可见的,如三维射影空间除产生于将普通的三维球面的对径点的粘合会要求一种至少五维的欧几里德的嵌入空间。(James 1991P.271-272)[介小]不过,人们通过一种恰当的多维(非线性)逻辑至少能够感觉到较高级的同构群存在(Kosko 1993)[35]。

            5、流形理论:整体和界线

1987P.76-77)在那篇影响很大的文章“科学的主题被性别化了吗?”中指出:“数学科学从整个理论上来看泊身只涉及到封闭或开放空间……它们本身很少关心部分开放的空间,很少关心还没有被清楚地描绘的整体很少分析边界的问题。[36]1982年当伊里伽莱的论文刚发表时,是一个富有挑战意义的批评:微分拓扑学传统上主要关心的是那些在技术上称之为“没有边界的流形”的研究(Hamza 1990McAvity and Osborn 1991,AlexanderBerg and Bishop 1993)。然而在过去10年中,在女性主义批评的推动下某些数学家已经开始重新思考“带有边界的流形”理论。这或许并不是巧合这些流形也正好出现在保形场论、超弦理论和量子引力这些新的物理学中。


  在弦理论中N维的封闭或开放的弦的相互作用的量子机械振幅是通过一个在带有边界的二维流形场上的泛函积分来表达的(Green,Schwarz and Witten 1987)在量子引力中我们能够看到一个类似的数学表达式成立,除非带有邊界的二维的流形将被一个多维的流形所代替不幸的是,多维性总是与传统的线性数学思想相抵触尽管当前的看法有所改变(最著名嘚是混沌理论中的多维非线性思想的研究),但目前多维流形的理论还是在某种程度上没有被充分发展起来然而,把泛函积分的方法应鼡到引力场连续空间中的物理学家的工作(Hamber 1992Nabutoskv   正如伊里伽莱所预见的那样,在所有这些理论中最重要的问题是:界限是否能够被超越(突破)如果能,随后会发生什么在技术上说,这就是众所周知的“边界条件”问题在纯粹数学的层次上,边界条件最显著的表现僦是大量的可能性:如“自由的b.C”(没有突破的障碍)“映射的b.C(像在一个镜子中的镜像映照),“周期性的b.C”(从流形的另一蔀分重新进人);反周期性的b.C(带有180度扭曲的重新进人)物理学家提出的问题是:所有这些可想象到的边界条件,哪一个真实地出现茬量子引力的公式之中或者说,正像互补性原理所暗示的那样所有这些条件是否同时发生并具有相同的地位?[38]
  到此我对物理学發展的概括必须停止,简单的理由是对这些问题的答案至今还没有获得在这篇论文的其余部分,我将从那些在量子引力理论中已经相对公认(至少根据传统科学的标准)的性质出发试图概括出这些性质的哲学和政治的意义。

   6、超越界限发展一种具有解放意义的科学(Liberatory Science)

  过去20年中,在现代性与后现代性的文化论战中具有批判精神的理论家之间存在着广泛的讨论。在当前这些对话已经开始詳细地注意到了由自然科学提出的特殊的问题(Merchant 1980,Keller 1985Harding  1986,Aronamtz  1988bHarawny 1991 and Ross 1991)。特别是马克·麦德森和戴博拉·麦德森目前已经对相对于现代主义的后现代科学的特征做出了一个清楚的概括。他们提出了后现代科学的两个标准: “有资格称为后现代科学的一个简单的标准是它摆脱了對客观真理的概念的依赖如根据这一标准,由于量子力学的互补性诠释尼尔斯·玻尔与哥本哈根学派就应该被视为后现代主义者。”[39]佷清楚,在这方面量子引力是一种典型的后现代科学。(Mark


  其次“对后现代科学来说,另一个基本的概念是本质的概念(Essentiality)后现玳科学理论是根据某些理论的因素来构造的,这些因素对理论的相容和效用来说是根本的”(Madsen and Madsen 1990,P.471~472).
  因此如果数量或对象在原則上是不能被观察到的,如时空点精确的粒子的位置,或夸克和胶子则不应该被引入理论之中。[40]这样当根据这一标准,近代物理学悝论中大部分理论被排除后量子引力便获得这种资格从经典的广义相对论到量子化理论,时空点(也正是时空流形自身)已经从理论中消失
  然而,这些标准正如他们所承认的那样,对一种“具有解放意义的后现代科学来说是不充分的:它们能够把人们从“绝对嫃理”和“客观实在“的专制中解放出来,但对其他人类的专制来说却未必如此。用安德鲁·罗斯的话来说:我们需要一种“公众能够回答和有益干进步利益的”科学。[41]从女性主义的观点的角度凯利·奥利弗(Keily Oliver)得出了一个类似的观点:

  为了革命,女性主义不应该主张描述存在或自然事实女性主义理论应该是一种政治工具,是在特殊具体的情境中克服压迫的战略因此,女性主义的目标应该是发展一种战略性理论——不是真的理论也不是假的理论,只是战略的理论(Oliver 1989,P.146)

  那么这一任务何以完成呢?


  下面我将茬两个层面上概括出一种具有解放意义的后现代科学:首先,根据一般的主题和观点;其次根据政治的目的和策略。
  正在形成中的後现代科学的一个特征是它强调非线性和不连续性:如不仅在量子引力中,而且在混沌学说和相位变迁理论(theory of Phase transitions)中这一点是显而易见嘚。[42]同时女性主义的思想家已经指出了对流体,特别是对剧烈湍流进行一种充分分析的必要性(Irigaray 1985;Hnyles1992)[43]。这两个性质看起来并不是像它們最初表现的那样矛盾湍流联系着强的非线性,而平缓或流动性常常联系着非连续性(如在突变理论之中)因此一种综合的形成,决鈈意味着是不可能的
  其次,后现代科学解构和超越了人与自然观察者和被观察者、主体与客体之间的笛卡尔式的形而上学界限。量子力学在这一世纪的早期,已经抛弃了天真的牛顿式信念这一信念存在于客观的,“外在于我们”的物质对象的前语义世界中正洳海森堡所指出的那样,我们不能再问“粒子是否是客观地存在于时间和空间之中”但海森堡的公式仍然将时空预设作为中性的客观存茬,在这一毫无疑问的客观实在中量子化的粒子和波相互作用着(虽然是不确定的);正是在这一自我标榜的客观实在中,量子引力对其提出质疑正如量子力学告诉我们那样,一个粒子的位置与动量只能是相对于一个观察行为才能存在因此,量子引力告诉我们时空自身是处于语境之中它们的意义只有相对于观察的方式才能确定(Thorn   第三,后现代科学推翻了现代主义者的科学的静态的本体论范畴和等级特征取代原子论的归纳主义的观点,新科学强调整体与部分之间关系的动态网络;取代固定的单一本质(如牛顿的粒子)后现代主义者强调的是相互作用和流动(flows)(如量子场)。在这方面各种后现代科学集中表现出一种新的认识论范式,那种被称为生态学的反思模式被广泛地理解为“认识到在自然的循环模式中,所有的现象具有基本的相互依赖性和个体与社会的相互包含”(Capra   后现代科学嘚第四个方面是强调象征和表征(symbolismand representation)正如罗伯特·马克利指出的那样:后现代科学正在逐渐地超越各学科之间的界限,表现出至今为止一矗都是属于人文科学领域的特征。
  量子物理学、强子的靴带理论、复数理论和混沌理论具有共同的基本假设:实在不能在线性的术语Φ被描述非线性(和无法解释的)方程是描述一种复杂的、混沌的和非决定论的实在的唯一手段。这些后现代理论显示自身的最主要特征是:比喻自然而不是“精确地”描述自然。从这种意义上说它们具有元批判的性质。基于那些文学理论家而不是理论物理学更熟悉嘚东西我们可以说所进行的这些由科学家发展出来的一种新的描述策略的尝试,表现出一种朝元理论方向发展的信号怎样表达这种元悝论——数学的,实验的还是口头的本质上是复杂的和难以解决的,它不会只有一种答案每种答案都是研究宇宙的符号论的一部分(Robert   基于不同的出发点,阿诺罗维兹同时暗示着一种具有解放意义的科学可能会从各学科之间认识论的共同点中产生出来:

  自然对象哃样是社会建构性的这并不是这些自然对象,或更精确地说自然科学知识的对象是否独立于认识的行为而存在的问题。这一问题只能通过“真实的” 时间的假设来回答这一假设与在新康德主义者中普遍的预设相反,这种预设认为时间总是有其自身的指称对象因此,瞬时性是相对的、有条件的范畴而不是无条件的绝对的范畴。无疑地球在生命出现之前就早已进化,但问题是自然科学知识对象是否昰外在于社会领域来进行建构的如果这是可能的话,我们就能够设想科学或艺术能够发明认知程序这种程序可能有效地使我们产生出知识或艺术的手段的效果的客观化。表演艺术也可以进行这种尝试(Aronowitz

  最后后现代科学不仅对根植于传统科学中的权威主义和精英主義提出了一种有力的反驳,而且还为科学工作的民主化方法提供了一个经验基础正如玻尔所注意到的那样:“对同一个对象的一种完备嘚说明可能需要不同的观点,这对描述的单一性提出了挑战”这是关于这个世界的相当简单的事实,然而许多自称为现代主义者的科学嘚经验主义者却宁愿否认它在这种情形中,一个自称为永恒的、具有“科学家”资格的世俗僧侣怎样能够试图维持在科学知识制造中的┅种垄断(我所强调的是我绝不反对专业的科学训练;我所反对的仅仅是一个精英的社会团体强加自己的“高科学”教规的做法,其目嘚是排除其他制造科学知识的方式这些方式是由不属于这一精英团体的人所创造的。)[47]


  因此后现代科学的内容和方法论,为进步嘚政治纲领提供了强有力的思想上的支持就其最广泛的意义来理解,则是:超越界限、打破障碍、实现社会、经济、政治的文化生活全方位的彻底民主化(Aronowitz 1994)反过来说,这一纲领一定要包括一种新的和真正意义上的进步的科学的建构这种科学能够满足于一个民主化的未来社会的要求。正如马克莱所观察到的那样对一个进步的团体来说,看来存在着多少是有点自相矛盾的选择:

  一方面政治上进步的科学家能够试图为他们所赞成的道德价值恢复现有的实践,声称他们的右翼敌人正在毁损地球而他们,反方向的运动正在接近真悝。(但是)生物圈的状态——空气污染、水污染、正在消失的热带雨林、数以千计的物种正濒临灭绝、大面积的土地承受着远远超过其負担能力的耕种、核工厂、核武器、过去曾经是森林的地带已经消失、饥饿、营养不良、消失的湿地、消失的草地、环境引起了大量的疾疒所有这一切都暗示着科学进步的实在论的幻想,恢复而不是变革现有的方法论和技术的实在论的幻想从根本上来说,是无关于寻求國家社会主义复兴的政治斗争的更不用说其他。(Markley 1992P.271)

  另一可供选择的方案是不仅要对科学,而且还要对政治进行深刻的重新認识:

    走向重新定义系统的一种对话性的发展即:不仅要把世界看作是一个生态的整体,而且还要看作是一组竞争的系统——┅个靠各种自然利益和人类利益之间的张力所结合成的一个世界为重新定义什么是科学和科学是干什么的提供了可能性,提供了一种重構科学教育的确定性方案的可能性这种方案是有利于目前正在进行的我们应怎样干预我们的环境的讨论的(Markley 1992,P.271)[48]

  毫无疑问,后現代科学是支持后者的这是具有深刻意义的方法。


  除了重新定义科学的内容外还必须重新建构和重新定义科学劳动所处的制度场所(大学、政府实验室和企业),重新组织奖励系统这种奖励系统过去经常迫使科学家违反自己的良好本性,成为资本主义和军国主义嘚雇用武器正如阿诺罗维兹所指出的那样,“美国的11000名物理学研究生中的三分之一集中在固态物理学的这一物理学分支学科中他们所囿的人在这一领域中都能够获得工作”(Aronowitz1988b,P.351)相反,量子力学或环境物理学领域中的学生却很少有工作机会
  但所有这些仅仅是苐一步:为了打破“科学家”与“公众”之间的人为障碍,任何具有解放意义的运动必须首先解除科学知识的神秘性实现科学知识民主囮。实际上这一任务必须通过教育系统深刻的改革,在新的一代受教育者的身上开始实施(Freire 1970Aronowitz and Giroux 1991,1993)必须消除科学与数学的教育中权威主义和精英主义的特征,[49]科学与数学课程的内容必须通过综合女性主义、同性恋者、多元文化论者的生态的批评运动的观点而得到丰富[50]
  最后,任何科学的内容被深深地限制在特定的语言之中在这种语言中,其话语得以形成;从伽利略开始主流西方物理学一直是用數学的语言来构造的。[51]但这种数学是谁的数学这是一个基本的问题,正如阿诺罗维兹所观察到的那样:“数学和逻辑都逃脱不了社会的‘污染”’(Aronowitz 1988bP.346),[52]女性主义的思想家已经反复地指出在目前的文化中,这种污染来源于势不可挡的资本家、父权制者和军国主义者:“数学被描述为一位女性其本性上是渴望成为被他人征服的异类。”(Campbell and Campbell-Wright 1993P.11)[53]因此,如果不深刻地改变传统数学的标准一种具有解放意义的数学将是不完备的。[54]然而现在还没有这样一种具有解放意义的数学出现,我们只能推测其可能的内容我们能够在模糊系统悝论的一种多维的和非线性的逻辑中窥见其线索(Kosko 1993)。但这种方法仍然深深地保留着其起源时的晚期资本主义生产关系危机的特征[55]突变悝论(Thom 1975,1990Arnol’d 1992),由于其对连续与间断、变形与展开(metamorphosi and unfolding)的辩证法的强调将毫无疑问地在未来数学中扮演着一个关键角色;然而,茬这种方法能够成为一种进步的政治实践的具体工具以前还有许多理论上的研究要做。舒伯特(Schubert 1989)在这方面做出了一种有意义的开创性笁作最后,混沌理论——这一理论使我们对普遍的然而是神秘的非线性现象拥有了最深刻的理解,将是所有未来数学的中心不过,這些未来数学的想象现在还只能够显示出最含糊的迹象伴随着科学中的这三个新兴分支的出现,将产生出一个新的学科——一个崭新的悝论框架对这种全新的理论框架,由于意识形态上的障碍我们现在甚至还无法设想它们。

         曝光──一个物理学家嘚文化研究实验


              
              蔡仲 译

  用主观的兴趣和思想来代替事实和证据这种做法(只服从于美国的政治运动)是我们时代最突出的和最有害的反理智主义的表现


             ──劳丹:《科学与相對主义》(1990)

  近几年来,我一直在为美国学术界中某些范围内的人文科学的知识的严格性标准明显地下降的趋势而深感不安。但我呮是一个物理学家:如果我不能够迎合这种冲动和分延(“jouissance”和“diffrance”[1])也许反映出我的无能


  因此,为了检验这种流行的智力标准峩决定尝试一个适度(虽然明显是无法控制的)的实验:一个文化研究方面唱主角的北美杂志──其编辑的队伍包括诸如弗雷德里克·杰姆逊与安德鲁·罗斯这些知识界中的杰出大师──是否会发表这样一篇论文?这篇论文在文字上带有明显的胡说八道然而(a)它听上去很鈈错;(b)它迎合了编辑们在意识形态上的偏见。
  不幸的是答案是肯定的。“超越界限:走向量子引力的超形式的解释学”发表在《社会文本》1996年的春夏季期中它出现在这一杂志以“科学大战”为标题的专刊中。
  这里发生了什么难道编辑们真的不理解我的文嶂是一篇诈文吗?
  在第一段中我讥笑“一种后启蒙霸权长期强加在西方学术界的教条:这种教条可以简单概括为存在着一个外部的卋界,其特性是独立于任何个体的人甚至是独立于作为总体的人类存在;这些性质是被隐藏在‘永恒的’物理定律之中;人们能通过(所谓的)科学方法所规定的‘客观的’程序和认识论上的规范,来获得对这些定律的可靠的屋然是不完备的和试探性的认识”这是在文囮研究中不存在外部世界的教条吗?或存在外部世界但科学不能认识它?
  第二段中在没有任何证据或论据的条件下,我断言“物悝‘实在’本质上是一种社会和语言的建构”注意:这不是指我们的有关物理实在的理论,而是实在自身足够了:那些相信物理学定律只是一些社会约定的人将会被邀请从我公寓(我住在21楼)的窗户中跳出去来突破那些传统。
  整篇文章我是用很少有科学家和数学镓会认真对待的方式来处理科学的和数学的概念。如我暗示“形态发生场”一个由鲁用特·谢尔德拉克发明的新时代(New Age)[2]的奇异思想,構成了量子力学的一个边缘理论这纯粹是─种捏造,就连谢尔德拉克也没有这样断言我断言拉康的心理分析的思索已经被量子引力理論的目前工作所证实。就是非科学家的读者都会怀疑量子力学能够处理心理分析;我的文章肯定没有给出支持这种联系的任何合理的论据
  在文章的后面,我把数学集合论中的等价公理与女性主义政治学中的平等概念毫无根据地联系起来事实上,等价公理论述的是两個集合如果等价的当且仅当这两个集合包含有同样的元素。就是没有经过数学训练的读者也会怀疑等价公理反映出集合论的“19世纪的自甴主义的源头”
  总之,我有意识地写这篇文章目的是让任何有能力的物理学家和数学家(大学物理学或数学专业的学生)能够识別出这是一个恶作剧。《社会文本》的编辑们在发表论量子物理学的文章时竟然没有向任何熟悉这一课题的人咨询,并为此还感到坦然
  我的文章的最基本的愚弄之处不在于它那大量的错误,而在于其中心论题的可疑性以及引证来支持它的“推理”我声称量子引力──在1厘米的1/10^24 的尺度上的一个猜测性理论──有着深刻的政治意义(当然是“进步”的)。为了证明这一不可靠的命题我引用了现在还囿争议的海森堡与玻尔的哲学观点,断言(并没有论据)量子物理学与“后现代认识论”存在着深刻的一致性其次,通过含糊的“非线性”、“流量”和“相互联通性”等花言巧语把德里达与广义相对论、拉康和拓扑学、伊里伽莱和量子力学拼凑成一个大杂烩。最后峩一下子得出(再次毫无根据地)“后现代科学”已经抛弃了客观实在性的观念的判断。所有这一切都不是思维的逻辑结果;人们只能发現权威的引言、诙谐双关语、牵强附会的类比和毫无根据的大胆断言
  在其结论中,我的结论是异常的惊人由于抛弃了作为对科学限制的一种实在,我继续(再次毫无依据地)提出科学为了具有“解放的意义”,必须服从于政治的计谋我通过观察发现“不对数学嘚标准进行一种深刻的改革,我们就不可能建立一种具有解放意义的数学”并以此来结束该文。我暗示“在模糊系统理论的多维的和非線性的逻辑中”我们能够看到一种“具有解放意义的数学”的迹象,“但这种方法仍然深深地带有其起源时的晚期资本主义生产关系危機的痕迹”我又增加说道:“突变理论、由于其对连续与间断、变形与展开的辩证法的强调,将毫无疑问地在未来的数学中扮演着一个關键的角色然而,在这种方法成为一种进步的政治实践的具体工具以前还有许多理论上的研究要做。”使人们不能理解的是《社会攵本》的编辑们不能够批判性地评价我的文章的技术内容(这正是他们应该向科学家咨询的原因)。更令人吃惊的是他们是如何乐意接受我的暗示,这种暗示说明在科学中对真理的追求必须服从一种政治上的议程结果使他们完全不在意这篇文章从头到尾的荒谬性。
  峩为什么这样做我的方法是讽刺人的,但我的动机却完全是严肃的我所关心的不仅是一些本质上是胡说或草率的思想,而且还有一种特殊的胡说和草率的思想的漫延这种思想否认客观实在的存在,或者说承认客观实在的存在,但贬低它们在实践上的相关性应该来說,《社会文本》之类的杂志的确提出了科学家不能忽视的一些重要问题如社会团体和政府的基金是如何影响到科学工作的。然而不圉的是,认识论的相对主义并没有对这些问题进行更进一步的讨论
  总之,我所关心的是在学术界与政治界广泛流行的主观主义思潮在学术界,这些学说的问题在于它们是错误的(即使不是简单的无意义)存在着一个真实的世界:其性质不仅仅是社会的构造,这一卋界还具有事实和证据否则那些健全的人会讨论什么?然而许多当前的学术理论恰恰是由那些试图模糊这些明显真理内容的构成──其最荒谬的部分是通过含糊和矫饰的语言,把所有的存在都给抹杀掉了
  《社会文本》接受我的文章,只能表明其理论也即后现代攵学理论的自负走向了逻辑上的极端。令人感到奇怪的是他们为什么不费心去咨询一位物理学家如果所有的都是叙事或“文本”,那么嫃实世界就是多余的了;甚至物理学也变成了另一种文化研究分支更进一步说,如果所有的都是修饰或“语言游戏”那么内在的逻辑楿容性也是多余的了。一种被人们早已抛弃的理论诡辩也同样能够充当理论的功能不可理解性变成了理论的一个优点;隐晦、比喻或双關语已经代替了证据和逻辑。我自己的文章如果有所不同的话,也只能代表这种公认的风格的一种极普遍的表现
  在政治上,我感箌气愤的是几乎(不是全部)所有这种愚蠢的做法是从那些自称为左派的人士的口中说出的我们已经证明了这一深刻的历史转变。在过詓两个世纪中学界左派一直和科学联盟,反对蒙昧主义我们都相信理性思想和对客观实在(自然和社会中)的无畏的分析,一直是反對由强权所倡导的神秘主义的强有力的思想武器当前许多“进步的”和“左派的”学界人文学者和社会科学家正在朝向某种形式的认识論相对主义,背叛了这一有价值的遗产对进步的社会批评来说,这一转变破坏了其本身就是很脆弱的方面“实在的社会构造”的理论囮并不能帮助我们发现一种有效的治疗爱滋病的方法或设计防止全球变暖的方案。如果我们否认真理与错误我们就不能与历史学、社会學、经济学或政治中的错误作斗争。
  我这一小小的实验至少证明了某些时髦的美国学界左派正在变为思想上的懒汉《社会文本》编輯喜欢我的文章,是因为他们喜欢我的结论:“后现代科学的内容和方法论为进步的政治纲领提供了强有力的思想上的支持。”他们明顯地感觉到没有必要分析证据的性质、论据的力量或支持假设的结论的论据的可靠性
  当然,我并不会忘记我这一相当异常手法所做嘚实验中而引起的伦理问题学术团体主要是依靠相互之间的信任来运行的:欺骗破坏了信任。但重要的是要理解我做了什么我的文章昰一篇完全建立在大家都能获得材料的基础上的,所有这些材料我都做了小心翼翼的注释。列举的所有著作都是真实的所有的引语都昰严格精确的,没有一个是我的杜撰当然,我并不相信我自己在这篇文章中所作的论证但这又有什么关系?作为学者的编辑的责任是判断出思想的合理性和重要性而不必涉及到这些思想的出入处(那就是为什么许多学术杂志在实践中缺乏判断力)。如果《社会文本》嘚编辑们发现我的论证具有说服力那么为什么他们将会感到不安?难道只是因为我没有或者说他们比他们承认的那样更为崇拜所谓的“技术科学的文化权威”?
  最后我为一个简单的实用的原因写下了这篇诈文。至今为此我批评的对象一直是一种自我感到具有永恒生命力的学术界的亚文化(subculture),这种亚文化的特征是无视来源于其外部的合理的批评因此,这种亚文化的知识标准就需要一种更为直接的检验但人们怎样能够表明皇帝没有穿衣服呢?至今为此最好的武器就是讽刺:批评那些最顽固的对象就是让他们自己打自己的耳咣。我为《社会文本》的编辑们提供了一个检验他们的知识标准的机会他们经受住了这种考验吗?我认为没有
  我这样说,并不是感到高兴而是感到悲伤。毕竟我也是一个左派(我曾在桑地诺政府下的尼加拉瓜大学教授数学)。在许多实际的政治问题上包括有關的科学和技术问题,我与《社会文本》的编辑们站在同一立场上但我之所以是左派,是因为事实和逻辑而不是这一名称。为什么右派被允许统治知识界的基础呢
  为什么放纵的胡说──无论其声称的政治倾向如何──被赞美到知识功绩的高度?
  [1]作者在这里引鼡了‘jouissance”和“diffrancee”这两个法文单词以表明这种趋势的后现代主义的特征。 “jouissance”是拉康常用的一个词它意指高兴和愉快,包括性的冲动“diffrance”是德里达创造的一个词,指着差别(difference)和延缓(delay)的结合这是一个十分含糊的词。──译者注
  「2」New Age是美国60年代后日益流行的一個词代表一个唯灵论的大杂烩,包括占星术、“沟通”(与死人对话)和各种各样的治病巫术它对亚洲和土著美洲的宗教表现出浓厚嘚兴趣。──译者注

  【载于《“索卡尔事件”与科学大战:后现代视野中的科学与人文的冲突》南京大学出版社,2002年】

第三十九章:关于爱因斯坦场方程给出了时空几何与时空弯曲的关系

上面一章讲了《关于爱因斯坦场方程给出了时空几何的引力新解》我们对于引力的本质认识有了新觀念。即引力的本源是时空

这区别与爱氏的时空弯曲产生引力。那么时空弯曲究竟是怎么回事是什么使得时空弯曲?时空真的会弯曲嗎?

时空会弯曲是真的这是毋容置疑的。引力波能被探测到就是最好的证明因为引力波是时空的涟漪,是时空的振动这说明空间昰具有弹性的,不是纯刚体的东西

还是把场方程的图,放在开头那么空间是如何弯曲的,就是我们应该深挖的内容

根据上面的公式峩们可以看出从整个方程式的意义:空间物质的能量-动量(T_uv)分布=空间的弯曲状况(R_uv)。

而(T_uv)所代表的是时空是能量分布,是时空可鉯产生引力所以时空弯曲是通过引力完成的,是引力作用使得时空空间的弯曲

· 从左边的G_uv爱因斯坦张量等于(T_uv)的形式,也可以看出這个指向

在这里要提一下惯性,我一直强调惯性的本源就是引力可有人说惯性的本质是时空弯曲,这样说对吗

内容如下,摘自百度百科:“研究者提出由广义相对论解释惯性的可能成因:静者恒静乃是因为静止质量会扭曲时空产生凹陷犹如一个铁球放在弹簧床的正中央产生了凹陷,此凹陷限制了铁球的运动并固定其位置此可解释为何引力质量恰与惯性质量完全相等,是故静者恒静

动者恒动是因为廣义相对论有旋转参考系托曳,及线性参考系托曳当一个具质量物体转动时时空会跟着转动,而直线运动时时空也会跟着直线运动根據参考系托曳公式,时空场运动的幅度正比于角动量或动量当时空转动时其上的物体会跟着转动而当时空线性前进时物体也会跟着向前運动,当物体再转动或直线前进时它又会带动时空的转动或直线运动如此循环不息的正向回馈,造成了动者恒动转者恒转这也是动量垨恒及角动量守恒的原因,是故动量为物体直线运动的惯性而角动量为物体旋转运动的惯性”

不知道大家读了这段拗口的论述会怎么想?看刚开始的几句描述关于静者恒静的论述,好像是有几分道理这会引发我们生活经验的共鸣。但本质是上错误的不能那样理解,倳实也不是他说的那样

惯性的定义是什么:在引力场中,物体保持原来运动状态的性质叫惯性

所以首先不能将“静者”和“动者”分開来解,上面的解释造成同一事件有多种本质成因这是不可能的。爱氏的场方程也不是这样显示的

引力质量和惯性质量严格相等的解釋是引力是惯性的源泉!这才是他们相等的本质原由。

而他上面所说的是动量守恒和角动量守恒这是存在的。爱氏场方程一个重要结果昰遵守局域的能量与动量守恒惯性是一个保持“守恒的”因素,但惯性的成因不是像他说的那样的

而且细心的人会对他说的第一句话僦产生疑惑:“静者恒静乃是因为静止质量会扭曲时空产生凹陷。” 那么我们问非静止质量不会扭曲时空使得时空产生凹陷吗? 这就使嘚自己无法自圆其说而且在时空中,我们都知道静止是相对的,运动是绝对的

事实在我看了爱氏的关于理想实验的时候,就已经想箌了惯性与引力的联系可是爱氏却没有想到,他的注意力在引力上就是建立一个将引力纳入框架的新理论。 我们来看看这个构想我茬前面章节也做过类似的论述,今天这个算是补充说明

大家知道经典力学的一个基本原理是:任何一个物体的运动都可看作是一个不受任何外力的自由运动(惯性运动)和一个偏离于这种自由运动的组合。

这种偏离来自于施加在物体上的外力作用其大小和方向遵循牛顿苐二定律(外力大小等于物体的惯性质量乘以加速度,方向与加速度方向相同)

而惯性运动与时空的几何性质直接相关:经典力学中在標准参考系下的惯性运动是匀速直线运动。用广义相对论的语言说惯性运动的轨迹是时空几何上的最短路径(测地线)。

小球落到正在加速的火箭的地板上(左)和落到地球上(右)处在其中的观察者会认为这两种情形下小球的运动轨迹没有什么区别

反过来,原则上讲吔可以通过观察物体的运动状态和外力作用(如附加的电磁力或摩擦力等)来判断物体的惯性运动性质从而用来定义物体所处的时空几哬。不过当有引力存在时这种方法会产生一些含糊不清之处:牛顿万有引力定律以及多个彼此独立验证的相关实验表明,自由落体具有┅个普遍性(亦即惯性质量与引力质量等价)即任何测试质量的自由落体的轨迹只和它的初始位置和速度有关,与构成测试质量的材质等无关

这一性质的一个简化版本可以通过爱因斯坦的理想实验来说明,如上图所示:对于一个处在狭小的封闭空间中的观察者而言无法通过观测落下小球的运动轨迹来判断自己是处于地面上的地球引力场中,还是处于一艘无引力作用但正在加速的火箭里(加速度等于地浗引力场的重力加速度)而由于引力场在空间中存在分布的变化,弱等效原理需要加上局域的条件即在足够小的时空区域内引力场中嘚自由落体运动和均一加速参考系中的惯性运动是完全相同的。

由于自由落体的普遍性惯性运动(实验中的火箭内)和在引力场中的运動(实验中的地面上)是无法通过观察来区分的。这是在暗示一类新的惯性运动的定义即在引力作用下的自由落体也属于惯性运动。

通過这种惯性运动则可以重新定义周围的时空几何:从数学来看引力场中惯性运动的轨迹是弯曲时空的测地线,弯曲时空代表了引力对于粅体的轨迹所产生的效应

从另一个方面可以这样理解:狭义相对论的建立改变了人们对质量唯一性的观念,即质量不过是系统能量和动量的一种表现形式这使得爱因斯坦着手将弱等效原理纳入一个更广泛的框架中:处于封闭空间中的观察者无论采用什么测量方法(而不僅限于投掷小球)都无法区分自己是处于引力场还是加速参考系中。

这种概括成为了著名的爱因斯坦等效原理:在足够小的时空区域中物悝定律约化成狭义相对论中的形式;而不可能通过局域的实验来探测到周围引力场的存在

狭义相对论是建立于引力可以被忽略的前提,洇此对于引力可以被忽略的实际案例,这是一个合适的模型如果考虑引力的存在并假设爱因斯坦等效原理成立,则可知宇宙间不存在铨域的惯性系而只存在跟随着自由落体的粒子一起运动的局域近似惯性系。

用时空弯曲的语言来说在无引力作用的惯性系里的几条笔矗类时世界线,在实际时空中会变得彼此相互弯曲这意味着引力的引入会改变时空的几何结构。 所以无论是经典力学还是相对论对于嘚惯性和惯性系的深入理解,是非常非常有必要的现在的初中,高中生应该对这一块知识反复琢磨。

所以关于惯性的本质一定是引力引力的本源是时空。

且由于能量物质分布的不均匀时空弯曲的情况是复杂的。这也是我不支持用时空弯曲来解释引力的原因这一复雜情况,使得具体物体的引力无法想象所以引力的本源是时空,而不是时空弯曲引力是时空的性质。

· 而且爱氏的场方程从一开始就昰四维时空g_uv是从(3+1)维时空的度量张量。这是正确的理论符合现在的天文观测。而一些理论物理学家为了使得引力纳入到量子体系中,將场方程运用到更高维度的空间中

· 这我是不赞同,高度怀疑的具体内容可见第三十四章《宇宙时空的哲学》。这样做的结果是把问題复杂化更不利于大统一理论。数学游戏和实际天体物理不是一回事高维度本身就不可想象。

· 所以时空的弯曲是在四维时空中进荇的。

摘自独立学者诗人,作家国学起名师灵遁者物理宇宙科普书籍《变化》第三十九章。

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