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度规和联络是时-空的特性还是物质场的特性?

已有 4287 次阅读 2010-11-12 10:55 |个人分类:未分类|系统分类:观点评述|关键词:学者| 物质场, 特性, 时-空, 度规, 联络

                                          度规和联络是时-空的特性还是物质场的特性? 
                   
(物理学上的时间与空间3)

          在博文id=380220中,对‘时-空是什么?’是这样讲的:“在目前,物理学大致可以这样粗略地回答:时-空是自然界中已发生和可能发生的全部事件之时-空位置的集合,表征这个集合的数学模型是个具有度规和联络的微分流形,可称为时-空流形。”这个回答明显地认为度规和联络是时-空的特性;这是目前在物理学中和数学中对时空理论的主导看法。 
    可是,也存在另外一种看法,即认为度规和联络也可能是物质场的特性。这另外一种看法也有其理由。茲将此两种不同的看法各意味着什么对比如下: 
    度规的主要作用是决定时-空间隔,即由度规张量gij 算出ds2= gijdxidxj。如果度规不是时-空的特性,则时空本身只有坐标差dxi而无时-空间隔ds。我们知道,坐标差dxi与所选用的参照系和坐标系有关,故若度规不是时-空的特性时,我们只能建立与参照系和坐标系有关的时空概念。仅当度规是时-空的特性时,我们才能得出不随所选用的参照系和坐标系而变的时-空间隔平方ds2=gijdxidxj;这样,时空才表现出了客观性,正是为了要获得这一客观性,时空理论的主导看法便认为度规是时-空的特性。然而,在广义相对论和有挠引力理论中又把度规看成是引力场,并认为引力场也同其它物质场一样,具有能量、动量,以及能施加引力,这相当于认为度规是物质场的特性。如果同时又认为度规是时-空的特性,则把时空与物质场混淆在一起,这与现在的物理理论和哲学观点都不符合。 
     我们讲过,联络的主要作用是比较‘弯曲’时-空中分别位于两时空点的两个向量的大小和方向,以及用它来计算协变导数,还可算出时-空的曲率和挠率,并通过联络系数来定义自旋密度。如果联络不是时-空的特性,则各时空点的向量之间没有关系,它们的大小和方向无从比较。仅当联络是时-空的特性时,各时空点之向量的大小和方向才能比较,从而得以建立一些可由实验检验的数学关系;这样,时空理论才能成为科学的理论,正是为了要建成科学的理论,时空理论的主导看法便认为联络(和度规)是时-空的特性。然而,在有挠引力理论中又把联络看成是引力场,并认为引力场也同其它物质场一样,具有自旋,以及能施加引力,这相当于认为联络也是物质场的特性。如果同时又认为联络是时-空的特性,则又把时空与物质场混淆在一起,这与现在的物理理论和哲学观点都不符合。 
     究竟度规和联络是时-空的特性还是物质场的特性?或者能否既是时-空的特性又是物质场的特性?以及如何区分时-空与物质?都是一些尚待继续深入研究的问题。



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3 刘然 vigorous hualei0928

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