試論引力對光傳播的影響

黃志洵

(中國傳媒大學(xué)信息工程學(xué)院，北京100024)

1 引言

引力(gravity)的本質(zhì)是什么？這個(gè)問題至今仍困擾著物理學(xué)家[1]。通常認(rèn)為宇宙中有4種基本的作用力——電磁力和原子中的“弱作用”、“強(qiáng)作用”，以及引力。但是，盡管Newton確立了萬有引力定律[2]，1915年誕生的廣義相對論(GR)卻不承認(rèn)引力是力，而是把這概念作幾何化的解釋，說引力是物質(zhì)使時(shí)空彎曲的結(jié)果[1]。主流物理界將狹義相對論(SR)與GR理論列為20世紀(jì)初的偉大成就，認(rèn)為已有實(shí)驗(yàn)證實(shí)。但迄今仍有為數(shù)眾多的研究者對SR、GR持批評態(tài)度，且有許多論文、書籍發(fā)表。關(guān)于使4種物理作用(4種力)統(tǒng)一起來的努力一直沒有停歇，然而要使引力與其他三者協(xié)調(diào)統(tǒng)一非常困難，至今也未能創(chuàng)立一種像樣的“大統(tǒng)一理論”。

在引力理論中，Newton平方反比定律(ISL)非常重要，而且極為精確。在Newton理論中引力首先是力[2]，抓住了事物的本質(zhì)。Newton的物理學(xué)成功太偉大，以至于他的發(fā)現(xiàn)和選用的語言(如動(dòng)量、加速度、慣性等)早已織入文化和詞匯的經(jīng)緯。Newton力學(xué)一直是、未來還將是整個(gè)工程技術(shù)的基石，航天專家也離不開這門學(xué)問。Newton力學(xué)有需要改進(jìn)之處，但不應(yīng)被人為地肆意貶低。筆者在2015年所寫的一首詩中，第一句是“牛頓仍稱百世師”，表達(dá)的就是這個(gè)意思。

本文的論題是引力與光傳播的關(guān)系。筆者閱讀文獻(xiàn)后得到的印象是：GR認(rèn)為由于引力的作用，光在傳播過程中其大小、方向、頻率都會(huì)變。情況是否真的如此，我們認(rèn)為仍有考察和研究的必要。

2 “太陽使途經(jīng)的光線彎曲”的研究情況及質(zhì)疑

Einstein被譽(yù)為全世界最偉大的科學(xué)家，他的相對論早就寫入物理教科書作為教材。但在另一方面，百年來也有許多科學(xué)家提出不同意見，甚至寫出多達(dá)數(shù)百頁的專著來表達(dá)其批評乃至反對。那么，對廣義相對論到底該怎么看？實(shí)際上目前存在3種態(tài)度，即認(rèn)為

——GR是個(gè)好理論，有很大貢獻(xiàn)，是認(rèn)識引力和宇宙的關(guān)鍵。

——GR以數(shù)學(xué)取代物理，漏洞百出，毫無價(jià)值可言；正是它把物理學(xué)、宇宙學(xué)引入歧途。

——GR有的方面可取，也能與實(shí)驗(yàn)對得起來；但也有許多是錯(cuò)誤、不可取的東西，兩方面要分開。

那么，作為一名科學(xué)工作者，在洞悉真相的基礎(chǔ)上，采取哪種態(tài)度是正確的？

物理學(xué)教科書和文獻(xiàn)都說，GR理論提出后，僅僅幾年時(shí)間就有了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)證明，主要是：①光線經(jīng)過質(zhì)量巨大物體時(shí)會(huì)發(fā)生偏折；②引力紅移(太陽表面產(chǎn)生的光譜與地球上產(chǎn)生光譜相比前者向紅端偏移約2×10-6)；③對水星近日點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的解釋。本文只討論①所涉及的課題(“太陽使光線彎曲”)，這是筆者青年時(shí)代就感興趣的問題(那時(shí)對Einstein和組織日食觀測的Eddington佩服得很)。現(xiàn)在看法與那時(shí)不同了，認(rèn)為教科書和文獻(xiàn)都有模糊不清之處，有深入研究的必要。

《中國大百科全書·天文學(xué)》[3]有兩段介紹；在P.7該書說：“Arthur Eddington(1882-1944)是英國天文學(xué)家和物理學(xué)家，劍橋大學(xué)教授。1919年帶領(lǐng)觀測隊(duì)到西非觀測日全食，證實(shí)了廣義相對論(GR)預(yù)言的光線引力彎曲現(xiàn)象。他是英國最早研究GR的科學(xué)家?！痹赑.99說：“GR預(yù)言，當(dāng)光線經(jīng)過太陽引力場，方向會(huì)偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角為α=1.75″/r，r為光線距太陽中心的最短距離(以太陽半徑為單位)。利用日全食時(shí)觀測比較星的位置變化，或利用太陽遮掩射電源時(shí)觀測源的位置變化，可以進(jìn)行檢驗(yàn)”。

現(xiàn)在來看對GR有長期研究的物理學(xué)家支持或反對的觀點(diǎn)。筆者尊重的兩位專家(王令雋教授和梅曉春研究員)對GR一直是強(qiáng)烈批評的，甚至是否定的。那么，照說他們既不會(huì)承認(rèn)有這種偏折，也會(huì)對1.75″這個(gè)數(shù)據(jù)表示懷疑。但是，梅的著作似乎并非如此。專著《第三時(shí)空理論》[4]，在P.197～198給出計(jì)算過程，公式(13.37)明確說“光線在太陽引力場的偏折角為1.75″”，并未作批評，也未說“這個(gè)計(jì)算結(jié)果錯(cuò)了”。筆者不清楚這是為什么。再看梅在2018年寫的論文“平直時(shí)空中修正的牛頓引力理論計(jì)算廣義相對論的四個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)”，§2.1是“廣義相對論的軌道偏折計(jì)算”，分析推導(dǎo)得到公式(11)，其結(jié)果為

(1)

現(xiàn)有書籍中，關(guān)于光線在引力場中偏折問題，分析計(jì)算的基礎(chǔ)是自由粒子在球?qū)ΨQ引力場中的運(yùn)動(dòng)方程。但這種球狀引力場并非Einstein引力場方程EGFE真正的嚴(yán)格解。在此基礎(chǔ)上作進(jìn)一步推導(dǎo)，其結(jié)果肯定只是近似值。實(shí)際上，沒有多次假設(shè)和取近似，就不會(huì)有計(jì)算偏折角的公式。

但在1919年5月29日(當(dāng)日食發(fā)生時(shí))的兩個(gè)觀測值，平均值為1.795″[5]；只比GR理論值(1.75″)大2.6%，可謂高度符合。然而，正是這種精準(zhǔn)符合才令人懷疑——理論值是非常近似性的，實(shí)測值卻與之高度一致，這是矛盾的。我們并非斷言Eddington偽造數(shù)據(jù)；但對其原始報(bào)告作檢查，可能是必要的。

況且，承認(rèn)結(jié)果不等于承認(rèn)理由——就算日食觀測得到了偏折，造成的原因仍有多種可能。王令雋[6]說：“(對GR)第一個(gè)假定的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)是光線在引力場中的彎曲。Eddington的實(shí)驗(yàn)因此成了使廣義相對論得到學(xué)界承認(rèn)的歷史性實(shí)驗(yàn)。但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)是極不可靠的，因?yàn)楣饩€掠過太陽表面會(huì)被1萬公里厚的、呈球面彎曲的、密度不均勻的、非?；钴S的色球面和日冕所折射而彎曲。根據(jù)實(shí)驗(yàn)物理的原則，要得到光線因引力而彎曲的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，至少應(yīng)該在總的觀測數(shù)據(jù)中減除因?yàn)樯蚝腿彰嵴凵涠斐傻膹澢⑻蕹渌赡艿脑?，或者找一個(gè)沒有外層大氣的天體(比如月亮)來做實(shí)驗(yàn)。否則這種所謂的‘實(shí)驗(yàn)證據(jù)’就是假的。Eddington的成名其實(shí)是媒體炒作的結(jié)果?！?/p>

對此，筆者的觀點(diǎn)是：必須堅(jiān)持“物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué)”。既如此，首先要弄清楚光線途經(jīng)太陽表面時(shí)究竟有否偏折。有人會(huì)說“日食實(shí)驗(yàn)早已證明有偏折”，我們認(rèn)為這不行，因?yàn)樽鲗?shí)測檢驗(yàn)的人思想上會(huì)先入為主，會(huì)認(rèn)為“理論已證明有偏折(且給出了數(shù)值)”，自己就一定要“測出這個(gè)偏折”?？傊耙欢〞?huì)發(fā)生偏折”的根據(jù)不足；相對論力學(xué)說，現(xiàn)象的根源在于時(shí)空彎曲；但甚至連美國物理學(xué)家Kip Thorne(2017年Nobel物理獎(jiǎng)獲得者)都說“人類對時(shí)空彎曲不甚了解，也幾乎沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和觀測數(shù)據(jù)?！盵7]

2004年馬青平[8]在其研究SR的著作中指出：“Einstein的文章一般不給出參考文獻(xiàn)，一般都否認(rèn)自己知道或借鑒了別人的成果”(見P.4)；“Einstein是否剽竊只有他自己知道”(見P.5)；“Einstein借用了別人的工作而不承認(rèn)、致謝，是典型的剽竊行為?！形粚W(xué)者甚至寫了一本書《Einstein：不可救藥的剽竊者(Bjerknes，2002)”(見P.50)；“Einstein實(shí)際上使用了Lorentz和Poincarè的有關(guān)工作，但在其頭兩篇相對論文章中卻未提到他們”(見P.60、P.61)；“不難看出Einstein是如何偷換概念和數(shù)學(xué)錯(cuò)誤，得到他所需要的錯(cuò)誤方程”(見P.73)；“Einstein絲毫不尊重邏輯和數(shù)學(xué)推理的基本規(guī)則，不斷偷換概念和以0作除數(shù)，這不是科學(xué)家應(yīng)做的事情”(見P.97)；“Einstein并沒有真正推導(dǎo)出E=mc2；相反，他已先隱蔽地規(guī)定了E=mc2來得出這結(jié)論。Einstein的一貫手法是，把需要證明的東西換種說法當(dāng)作證明的前提”(見P.390)；“Einstein的國際聲譽(yù)是Eddington于1919年聲稱證實(shí)了廣義相對論的光線引力彎曲后才建立的，而Eddington的工作是典型的篡改、選取符合自己觀點(diǎn)資料的例子；他把不符合GR預(yù)測的數(shù)據(jù)扔掉(Dyson，1920)。已有不少文章分析Eddington工作的不可靠性(Collins，1998)”(見P.398)。

馬青平教授是研究SR的專家；他除文獻(xiàn)[8]之外，還在美國紐約出版關(guān)于相對論的英文專著[9]。筆者以上引用的不僅是對Einstein在科學(xué)誠信方面存在問題的揭露和批評，也涉及到1919年Eddington向全世界宣布“GR已被證實(shí)”的不可靠。另外，馬先生提出一個(gè)問題，即Einstein常常把一個(gè)目標(biāo)(想法)先放在那里，然后用理論操作拼湊出他想要的結(jié)果。現(xiàn)成的例子是，筆者發(fā)現(xiàn)了如下事實(shí)——1911年Einstein[10]發(fā)表論文“引力對光傳播的影響”，文中提出“光在經(jīng)過太陽附近時(shí)會(huì)因太陽引力場而發(fā)生偏折”；注意這距他提出GR還差4年！1913年，Einstein與數(shù)學(xué)家M.Grosmann合作，提出了引力的度規(guī)場理論(theory of metric field)。在這里不用標(biāo)量描寫引力場，而用度規(guī)張量，即用10個(gè)引力勢函數(shù)確定引力場。他認(rèn)為引力不同于電磁力，但相信慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量的同一性。這些構(gòu)成他于1915年公布的GR的思想基礎(chǔ)。而GR中的EGFE在高度近似下拐彎抹角可以給出一個(gè)偏轉(zhuǎn)角方程。也就是說，在還沒有GR時(shí)已先有了光線偏折的預(yù)定想法，幾年后又說是GR給出了光線偏折的計(jì)算結(jié)果！……今天來看，實(shí)際上有沒有偏折，其實(shí)并不清楚?？傊?，我們認(rèn)為Eddington實(shí)驗(yàn)可能是錯(cuò)的——或者彎曲(偏折)并不存在，或者它不是引力場所引起。

3 關(guān)于“引力勢使光速變慢”的研究

1973年國際計(jì)量局(BIPM)決定真空中光速c值為299792458m/s；它的基礎(chǔ)是高精度光頻測量和高精度光波長測量，再用標(biāo)量方程c=λf求出真空中光速。1983年國際計(jì)量大會(huì)(CGPM)根據(jù)這個(gè)值規(guī)定了新的米定義；從那時(shí)起c值被固定化了，即真空中光速成為指定值；國際計(jì)量界認(rèn)為無需再測量真空中光速。1983年的米定義已沿用至今。

但關(guān)于光速的研究沒有停止也不會(huì)停止；例如，美國Maryland大學(xué)的物理學(xué)家James Franson[11]于2014年發(fā)表論文引起物理界的廣泛關(guān)注，文章宣稱已可證明光速比過去所認(rèn)為的值要慢。他的論據(jù)來源于對1987年超新星SN1987A的觀測，當(dāng)時(shí)在地球上檢測到由爆發(fā)而來的光子和中微子，而光子比中微子晚到4.7h，過去對此現(xiàn)象人們只作了模糊的解釋，F(xiàn)ranson認(rèn)為這可能是由光子的真空極化造成的——光子分開為一個(gè)正電子和一個(gè)電子，在很短時(shí)間內(nèi)又重組為光子。在引力勢作用下，重組時(shí)粒子能量有微小改變，使速度變慢。粒子在飛經(jīng)16800ly的過程中(從SN1987A到地球)，這種不斷發(fā)生的分合將造成光子晚到4.7h。

另一個(gè)例子是，2015年1月英國Glasgow大學(xué)的Padgett研究組做到了使光的運(yùn)行比真空中光速c要慢[12]。他們使光子經(jīng)過一個(gè)專用的散射結(jié)構(gòu)物，波形被改變，從而速度變慢。令人驚奇的是，光子出來后(回到自由空間)仍以減慢了的速度行進(jìn)?！@個(gè)研究與引力無關(guān)，我們不作討論。

Franson理論和Padgett小組實(shí)驗(yàn)損壞了真空中光速的恒值性，使c成為“不恒定的常數(shù)”，或“不常的常數(shù)”。這種情況妨害了SR理論及現(xiàn)行米定義的理論基礎(chǔ)。因此，應(yīng)當(dāng)重視這些工作，尤其是Franson的理論。

Franson的論文摘要說：“本文考慮了包括有質(zhì)粒子引力勢能量的效應(yīng)，放入于量子電動(dòng)力學(xué)的Hamilton量。得到了對光速的預(yù)期修正，它與精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)成正比。此方法得到的光速修正取決于引力勢而非引力場，它不是規(guī)范不變的。本文預(yù)期結(jié)果與1987年的超新星觀測(Supernova 1987a)實(shí)驗(yàn)相一致?！笨梢?，F(xiàn)ranson的理論分析和計(jì)算，起作用的是“勢”[引力勢(gravitational potential)]而非“場”[引力場(gravitational field)]。他描繪了一種可能的內(nèi)在物理過程——光在真空中傳播時(shí)會(huì)受“真空極化”作用的影響，光子在瞬間分解為電子和正電子，而后又重新結(jié)合起來。當(dāng)它們分裂時(shí)，量子作用在這對虛擬粒子間形成一種引力勢，從而使光子減速。Franson理論對光速修正有一個(gè)簡單的結(jié)果：

(2)

式中ΦG為引力勢。由于ΦG<0，故上式表示光速減慢了。

一些科學(xué)媒體評論說，如Franson正確，目前天體物理學(xué)的理論體系將崩塌，所有基于光速的測量數(shù)據(jù)都將是錯(cuò)誤的。例如，太陽光到達(dá)地球的時(shí)間將比我們此前認(rèn)為的要長；位于大熊星座的M81星系，距離我們1.2×107ly，是地球上望遠(yuǎn)鏡可觀測到的最亮星系之一。如果光速比現(xiàn)在認(rèn)為的慢，從M8l星系發(fā)出的光將比我們先前認(rèn)為的要晚大約兩周的時(shí)間才能到達(dá)地球。由此產(chǎn)生的影響將非常驚人：如果是那樣的話，所有天體之間的距離都得重新計(jì)算，所有描述天體運(yùn)行規(guī)律的理論都得修改。甚至可以說天體物理學(xué)的研究不得不從頭開始。

對于Franson的斷言(光子在長途飛行中在銀河系引力勢作用下速度會(huì)減慢)，筆者過去相信過，也宣傳過他的理論[13，14]。今天自己認(rèn)識到是錯(cuò)了；問題在于Franson離不開GR的框架，對引力勢認(rèn)識不清，只在數(shù)學(xué)處理上作一些小改革，就認(rèn)為有了重大發(fā)現(xiàn)。這都是不對的，本文也是筆者糾錯(cuò)的機(jī)會(huì)。其存在的主要問題如下：

首先，在Franson理論中，光子以奇怪方式飛行——光子的真空松極化可能造成周期性地分裂為正電子、電子，很快又重組為光子。在引力勢作用下，粒子能量有微小改變，使速度變慢。光子在飛徑經(jīng)16800ly(ly是光年)的過程中，從SN1987A到地球，造成光子比中微子晚到4.7h?！@種說法只是Franson的想象，缺乏實(shí)證不能成為站得住的理論，至多只是一家之言，是一種猜測。

再次，最重要的問題是，F(xiàn)ranson完全在GR理論框架里思考，搞點(diǎn)小改革，并非真正的創(chuàng)新。本文將說明，GR關(guān)于引力勢的論述(包括Einstein的1911年論文)是脫離實(shí)際的、簡單的對電磁理論作模仿，而沒有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)定律支撐。是僅靠擺弄矢量代數(shù)的結(jié)果，而非物理實(shí)際。引力勢概念的意義很成問題，因此不能證明“引力勢使光速變慢”是真實(shí)的。

以下是我們的理論分析，集中討論引力勢的影響是否可信。

4 引力勢與引力場的類電磁方程組

GR理論認(rèn)為，存在引力場的時(shí)空是4D的Riemann幾何，即彎曲時(shí)空。而GR的基本方程是Einstein引力場方程(EGFE)。這是一個(gè)關(guān)于時(shí)空度規(guī)張量gμυ的2階偏微分方程組，是強(qiáng)非線性的，無法求出嚴(yán)格解；其形式為

式中Rμυ是Ricci張量，R是曲率標(biāo)量，Tμυ是能量動(dòng)量張量，G是Newton引力常數(shù)，c是真空中光速。對EGFE，場源運(yùn)動(dòng)和場本身結(jié)合在一起，必須同時(shí)求解，這無疑加大了困難。所以一直以來人們求的是EGFE的近似解。那么，能否不按EGFE的方式，而是參照早已取得巨大成功的經(jīng)典電磁理論，來分析和理解引力場？我們先作科學(xué)史實(shí)的考察，發(fā)現(xiàn)Einstein在1915年提出GR之前幾年，就已經(jīng)這樣做了[10]。

(3)

(4)

這就表示可以用勢來描寫電磁場。

假定我們用類似方法研究引力場，則可依照電磁理論而提出引力場和引力勢的關(guān)系方程：

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(11a)

(12a)

公式(7)、(8)、(9)、(10)雖可稱為引力場的類電磁(electromagnetic like)方程，其價(jià)值和意義卻很可疑。如所周知，Maxwell方程組是有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的；正是由于Faraday電磁感應(yīng)定律，才能寫出

對比之下，公式(10)就顯得不倫不類了；因?yàn)樗鼪]有實(shí)驗(yàn)定律作基礎(chǔ)，只是是從形式上對電磁理論的照抄照搬。

有一點(diǎn)必須明確：引力相互作用與電磁相互作用是兩種獨(dú)立的現(xiàn)象和過程，絕不能畫等號。不久前有專家提出“引力場與電磁場的統(tǒng)一理論”，我們不甚贊成。問題在于Maxwell方程組的每個(gè)式子都有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和定律作基礎(chǔ)，而引力場類電磁方程組卻沒有。僅靠擺弄矢量代數(shù)并不能證明二者的統(tǒng)一性。研究引力場可以向電磁場理論學(xué)習(xí)，但不能做過頭。

5 再論引力勢對光速的影響

前面說到，Einstein早在1911年就認(rèn)為引力會(huì)使光線偏折，而后來卻把這作為1915年GR理論的推論。查閱他的1911年論文，我們發(fā)現(xiàn)在分析過程中Einstein還提出了光速受引力勢的影響時(shí)會(huì)減小的計(jì)算公式。他把gh作為引力勢的大小(g是重力加速度，h是距離)。分析路線為：能量→頻率→時(shí)間→光速，分析的物理框架是太陽光射向地球。設(shè)到達(dá)光的頻率為f，則有

(13)

式中Φ是太陽與地球間的引力勢差(的負(fù)值)，f0是陽光(出發(fā)時(shí)的)頻率。Einstein認(rèn)為這將導(dǎo)致光譜上的紅移?！瓘臅r(shí)間推速度，設(shè)c0為原點(diǎn)上的光速，c是引力勢為Φ的某點(diǎn)的光速，則得

(14)

這時(shí)Einstein說，光速不變性原理在此理論中不成立。

引力紅移后來被列為GR的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)之一。在其他理論著作中的表達(dá)，和上述情況相同。取

Δf=f0-f

(15)

由(13)式就有

亦即

(16)

故引力紅移的說法，在GR提出的4年前就有了?！覀円呀?jīng)說過，引力勢的概念可疑。但有一些著作強(qiáng)調(diào)，Einstein的引力紅移其頻率變化“已被實(shí)驗(yàn)證明”。有的書甚至說[5]，早在1907年Einstein即根據(jù)等效原理預(yù)言了這種現(xiàn)象。這真是“天才”啊，距離GR問世還要再等8年呢！而且，1905年在SR中現(xiàn)身的光速不變原理，在1907年-1911年期間又被他自己否定了；這是怎么回事？

在Einstein前后矛盾的陳述中，有一點(diǎn)是肯定的——引力勢不僅影響光的進(jìn)行方向，還影響光速數(shù)值的大小。這樣一來參數(shù)“真空中光速c”將失去其不變性、恒定性和常數(shù)性。因此，GR和SR的理念存在矛盾。其實(shí)，GR說光不走直線，即已暗示光速c不可能完全恒定。

西方有的物理學(xué)家緊跟Einstein，沒有發(fā)覺其理論的漏洞和矛盾，從而陷入迷茫。例如Franson說Einstein預(yù)言了在引力勢中光速會(huì)降低，而且這是GR的一部分。在地球參考系中，測得的光速c為

(17)

式中c0是本地自由落體參考系中測得的光速，由于ΦG<0，c

總之，我們認(rèn)為引力勢的情況與電磁勢不同。1959年Y.Aharonov和D.Bohm發(fā)表論文“電磁勢在量子理論中的意義”，認(rèn)為在沒有電磁場的區(qū)域電磁勢對電荷仍有效應(yīng)。建議的實(shí)驗(yàn)方法是，使電子束分成兩束繞著磁場線圈兩旁通過，然后重新匯合起來并觀察其干涉效應(yīng)，目的是觀察改變線圈電流時(shí)電子干涉圖形是否移動(dòng)，從而判定電子的相移，他們預(yù)計(jì)有量子干涉現(xiàn)象發(fā)生。1960年R.Chambers以實(shí)驗(yàn)證實(shí)了上述預(yù)言。這不奇怪，因?yàn)镸axwell方程組是建立在有對應(yīng)實(shí)驗(yàn)定律基礎(chǔ)上的理論。但是，“引力場的類電磁方程組”卻沒有可依靠的實(shí)驗(yàn)定律，引力勢對光傳播影響的分析(1911年的Einstein文章、2014年的Franson文章)也就會(huì)失效。

6 關(guān)于引力紅移的早期實(shí)驗(yàn)證明

科學(xué)家的寫作，如目的只是宣傳GR的“正確、偉大”，就會(huì)對有問題的實(shí)驗(yàn)作粉飾，把令人懷疑的情況、數(shù)據(jù)略去不談。這里有一個(gè)典型的例子。

俞允強(qiáng)[19]在其著作§6.6(光頻的引力紅移)中說，當(dāng)光子在引力場中運(yùn)動(dòng)，在不同地點(diǎn)將測出不同的頻率；離引力中心越遠(yuǎn)，頻率越低。這種引力紅移與Doppler紅移不同。由于引力場弱，紅移量很小，例如在太陽表面測得頻率為f0的光，在遠(yuǎn)處頻率變?yōu)閒：

(18)

等式右端第2項(xiàng)的值約為10-6。

那么這是否有實(shí)驗(yàn)證明呢？他說在上世紀(jì)60年代由Pound等人利用Mosbauer效應(yīng)做了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果與理論符合很好，故成為GR正確性的一個(gè)重要證據(jù)。

然而王令雋[6，20]提出了不同的觀點(diǎn)。他說，雖然GR認(rèn)為由于太陽表面的引力勢小于地球表面，會(huì)造成太陽表面氫原子光譜的波長大于地球表面測得的氫原子光譜(δλ/λ=2.12×10-6)，但1960年由Pound和Rebka所做實(shí)驗(yàn)，實(shí)測結(jié)果是理論預(yù)言的4倍! 實(shí)驗(yàn)者作“數(shù)據(jù)處理”后與理論才符合得“很好”。王令雋說，這是為了迎合權(quán)威理論而編造的故事，不是真正獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?！P者的看法是：圍繞GR的正確性問題，西方科學(xué)界的造假已是一再發(fā)生，這也反映出人們對GR其實(shí)缺乏信心。

7 結(jié)束語

科學(xué)研究的任務(wù)是找出自然界實(shí)際存在的客觀規(guī)律。無論理論或?qū)嶒?yàn)，其結(jié)果歷經(jīng)多少年都應(yīng)經(jīng)得住檢(審)查。然而在本文論述的課題中，我們發(fā)現(xiàn)Einstein的理論、Franson的理論、Eddington等人的實(shí)驗(yàn)，都可能是有問題的。這個(gè)情況使筆者驚訝：說引力會(huì)使光傳播的方向、速度和數(shù)值改變，原來并沒有真正可靠的事實(shí)和證據(jù)。不僅有明顯的拼湊痕跡，還常常不能自圓其說?！覀冋J(rèn)為引力作用和電磁作用相互獨(dú)立存在，并不一定會(huì)互相影響，更未必會(huì)有大影響。正如原子中的兩種物理作用(弱作用、強(qiáng)作用)未必會(huì)相互影響一樣。我們期待今后會(huì)出現(xiàn)新的、可靠的研究成果。

況且，影響應(yīng)當(dāng)是雙向的——如果引力對光傳播有某種影響，光傳播對引力會(huì)不會(huì)有影響呢？但卻無人考慮這個(gè)問題?？傊笞匀皇菑?fù)雜奇妙的，在她面前所有人都該保持謙虛?，F(xiàn)時(shí)的科學(xué)研究得出的都是相對真理，絕對真理還在極遠(yuǎn)處。