引力波到底是什么？

马海飞

（http://blog.sina.com.cn/gfis 2016年2月15日）

最近国内外的各种媒体都广泛报道了美国科学家检测到了引力波的消息。让与其相关的科学界异常兴奋。认为这是近年来科学研究取得的最有影响力的成就。因为引力波是爱因斯坦从他的广义相对论研究中得到的一个预言，因此这次对引力波的检测“成功”被认为是再次验证了爱因斯坦广义相对论的正确性。真是如此吗？笔者下面用自己总结出来的方法对此谈谈自己的看法。

笔者曾经针对“如何检验科学理论是否正确”的问题提出了一个“科学理论研究中的哲学原理”。这个原理就是：“从哲学上证明是正确的理论未必都是正确的科学理论。而凡是在哲学上就不是正确的理论肯定都不可能是正确的科学理论。”根据这个原理我们就完全可以用哲学分析的方法对引力波理论的正确性做出初步的判断。如果在哲学上引力波就不可能存在，那就说明对引力波的探测和研究是毫无科学意义的。

下面根据这个原理来具体分析一下引力波到底是什么和存不存在的问题。

1.             物理现象中的“波”到底是什么？

在真正的物理学研究中，波是一种实际存在的（即不是单纯的数学表达的）物理现象。它可以以各种不同的形式表现出来。例如水波、绳波、声波和电磁波等等。所有的波在产生机制和传播上都有着一个共同的特点。那就是波的产生机制实际上就是介质的周期性振动。例如，水波的介质是水。水波就是水在原地周期性地上下振动。水波把能量传递出去的同时并不会伴随水在水波传递方向上的流动。声波也是如此。声波也是介质的振动。在空气中声波的传播介质是空气。但空气并不随着声波的传递而向着同一方向流动。其实，电磁波也是一样。电磁波的传播介质是物质属性之一的质量场。只不过目前主流科学家们还没意识到这一点而已。总之，如果没有介质的话，波是不可能形成和传播的。正是因为波的传播必须要有介质，因此才会出现波的传播速度是由介质决定的现象和规律。与波不同的“粒子（质点）飞行速度”是由受力大小决定的。因此它不需要介质。是否需要介质是波与质点速度问题的根本不同所在。

此外，所有的波都是一种能量。波的产生过程必须伴随有波源物质的运动。因此，波的产生一定是需要消耗能量的。而且，波的能量越大，产生那个波所消耗的能量就越大。

2.             什么是引力波？

虽然科学家们对引力波的研究有史已久，但对引力波的定义并不明确。至少给人两种印象。1）引力波是从物体内部的质量中辐射出来的波。这种波形成了引力场，引力是通过引力波传递的，从而导致了引力现象的出现。这种波有点像电磁波那样是由波源（物质质量）辐射出来的。这样的波是微观的，频率比较高。从理论上讲，这种引力波的产生需要消耗物体（如星体）内部的能量。2）引力波是两个巨大天体之间出现的位置上的相对变化所产生出来的。例如一个脉冲双星系中的两个星体互相围绕对方快速旋转，从而产生出星体位置上的周期性变化。这种变化所产生出来的周期性引力场强度上的变化也是引力波。这种引力波是宏观的，频率都很低。从理论上讲，这种引力波的产生并不需要消耗星体内部的能量。它在能量上的表现属于势能。因为这种波是靠距离的变化产生出来的。

从这次新闻发布的消息看，美国科学家这次检测到的引力波从来源的形式上应该属于第二种。但从频率上看则属于第一种。所以很混乱。如果那是第一种引力波的话，则与爱因斯坦的引力理论相悖。爱因斯坦的引力理论核心是“弯曲时空”，并不是“波动时空”。而且，弯曲时空的形成过程是天体的巨大质量对时空的压迫，而不是从质量辐射出来的波形成的。更不是从短暂的巨大能量的释放过程中产生出来的。由此可见，现在科学家们研究的引力波应该属于第二种。用爱因斯坦的时空弯曲理论解释就是：引力波就是弯曲时空的弯曲曲率的周期性变化向外的辐射，并不是从物体的质量中辐射出来的波。而这种波动不可能是高频率的。因为巨大质量天体的运动改变速度相对来说是缓慢的。

3.             引力波的介质是什么？

科学家们在探索引力波之前并没有事先把其介质的问题先解决了。因此，现在根本就不知道引力波的介质是什么。有人说，引力波的介质就是爱因斯坦说的那个“时空”。既然时空可以弯曲，当然就可以波动。问题是，爱因斯坦所描述的那个可以弯曲的时空到底是什么还一无所知。从目前为止的研究结果来看，那个弯曲的时空只不过是一个几何学上的时空而已，它并没有任何物质基础。也就是说，那个时空是由什么样的物质成份构成的这个问题根本就没得到解决。从这一点来看，对引力波的探测其实就是一个很鲁莽的行为。

4.             引力波是不是一种能量？

地球可以把人吸引在地面上，甚至可以把质量巨大的月球吸引在它的轨道上不让它飞走。这需要多大的能量？如果第一种引力波存在，并且万有引力是通过引力波传递的话，那引力波就应该具有非常大的能量才对。从这一点上来说，地球每时每刻都应该在产生引力波的过程中消耗着巨大巨大的能量。以这样的方式消耗能量的话，经历了45亿多年的地球，今天早就不可能有足够的能量产生出拉住月球不让它飞走的那个巨大能量的引力波了。

其实，从实际观察可以看出，在引力现象中根本就不消耗任何能量。一块1000.00克的金砖，在100，1000年之前是1000.00克，100，1000年以后还是那么重。这就说明地球对它的“吸引”并不消耗任何能量。如果在万有引力现象中不存在消耗能量的问题，那就说明在万有引力现象中根本就不需要包括引力波在内的任何形式的波。也说明科学家们检测到的引力波与引力现象根本就无关。

第二种引力波其实是不需要消耗能量的。因为它仅仅是天体位置变化带来的现象。天体的运转就像永动机一样可以长期运转下去，而且是不需要消耗能量的。这种现象产生出来的所谓引力波纯粹是距离上的波动（周期性运动）造成的。众所周知，引力的大小直接与距离的平方成反比。距离上的周期性变化造成引力现象的周期性变化是理所当然的。地球表面的海洋出现的潮汐现象不就是这么来的吗？

5.             引力波应该是强还是弱？

引力现象是一个非常明显的宏观现象。因此，如果引力波存在的话，它不但应该具有能量，而且它的能量应该非常巨大才对。在地球表面至少比从太阳照射到地球的阳光的能量要大多了。否则它不可能让人在地球上站得这么稳。如果是这样的话，检测引力波应该是轻而易举的事情。但事实上，科学家们检测到的那个所谓的“引力波”却是极其微弱的。这说明他们检测到的那个波根本就不是什么引力波。至少是与万有引力现象无关的波。如果美国科学家们检测到的引力波是因为来自太过遥远的星体，他们为什么不针对身边的引力波进行检测和研究呢？按理来说，只要是有引力现象的地方就一定有引力波。距离引力波源越近的地方引力波就越强。不明白为什么科学家们一定要舍近求远，费那么大的周折去检测来自那么遥远且微弱的引力波。这样的检测结果恰恰说明了他们检测到的不是引力波。

6.             其实引力波就在我们眼前

针对第一种引力波的研究几乎没有任何收获。而第二种引力波实际上就在我们身边，根本就没有必要大费周折去检测来自太阳系以外的引力波。第二种引力波存在的直接证据就是地球表面的海洋潮汐现象。这种现象来自月球和太阳（主要是月球）与地球表面在距离上的周期性变化。这可以被看做是一个频率很低的引力波现象。

7.             引力波应该是不可被屏蔽的

众所周知，所有的波都是可以通过某种方式被屏蔽掉的。但事实证明，引力现象是不可屏蔽的。如果引力现象是通过引力波实现的，那么，引力波就应该必须是不可被屏蔽的。这与波的特性相悖。这就已经说明引力波是不可能存在的。不知道美国科学家们在观测引力波的时候有没有做过屏蔽的实验。这很简单。只要在观测方向上建一堵墙挡在仪器和观测目标之间就行了。如果那个波是可被屏蔽的，它就肯定不是引力波。

8.             引力波为什么不影响引力现象？

根据目前发布的观测结果，科学家们检测到的引力波都不影响地球以及周围的引力现象。既然是引力波为什么不在引力现象中表现出它的作用？这让人怀疑它似乎不是真的引力波。

9.             引力波是持续存在的波还是短暂的波？

从理论上讲，如果引力波来自物质的质量，那么，只要有质量存在，它就应该一直持续不断地存在。引力波不可能以短暂的形式出现一下就消失了。这次美国科学家检测到的引力波只持续了1/4秒就消失了。这是违背自然规律的。而且并没对这种观测进行过重复验证。这么草率地就宣称他们检测到的是引力波，实在是有点太心急了。由此可以看出科学家们对检测引力波的迫切期待。尽管如此，科学研究也不应该这么草率。何况，还是在上述问题都还没解决的情况下，连引力波的定义都还不明确的情况下。这是不负责任的表现。

 

10.             引力波的惯性问题

物理波分为两类，一类是机械波，另一类是非机械波。机械波都是通过有质量的物质传播的。例如水波、声波和绳波都是机械波。非机械波则是除机械波以外的物理波。例如电磁波。从引力波的性质上看，引力波如果存在的话，它也应该属于非机械波。机械波和非机械波在传播上有一个根本性的区别。那就是机械波具有惯性现象，而非机械波不具有惯性现象。所谓“波的惯性现象”就是在波源关闭（停止产生波）之后的一段时间内，波还具有继续向外传播的现象。机械波之所以有这种惯性现象是因为它们的介质都是有质量的物质。而有质量的物质必定具有惯性，因此通过它们所产生出来的波当然也就有惯性现象。然而，非机械波的介质是不带有质量的物质场。由于物质场不具有质量，所以，非机械波是不会产生出惯性现象的。也就是说，在非机械波的波源关闭的同时，那个波就立刻消失了。不会继续向外传播。

如果今天的科学家检测到的引力波是13亿年前的黑洞撞击发射出来的话，除非这个撞击造成的爆炸等效应一直持续发生到今天，否则它是不可能传播到地球上来的。而在现实中这种情况几乎是不可能的。所以说，科学家们探测到的那个波肯定不是引力波。

此外，如果两个天体（黑洞）之间的碰撞就可以产生出引力波，为什么不可以在粒子加速器中让两个粒子碰撞来产生引力波？在这样的实验条件下研究得到的结果不是更可信吗？

很明显，关于引力波还存在着很多问题。首先引力波是什么还不知道。引力波的介质是什么也不知道。引力波是如何产生和传播的机制都还不知道。引力波是否携带能量？它的能量是如何产生作用的？引力波是否可被屏蔽？引力波有没有惯性？引力波是稳定的持续波还是突发的瞬间波？为什么科学家有能力检测到从那么遥远的天体传播了13亿年之久才到达地球的微弱并短暂的引力波，却不能检测到身边的地球和月球所产生出来的强大持久的引力波呢？

种种迹象表明，科学家们检测到那个短暂且微弱的波肯定不是什么引力波。他们之所以把它当成了引力波是因为：1）先入为主的固有观念导致他们不假思索地主观认定那就是引力波。2）在理论上被爱因斯坦的思路给绑架了。只能按照爱因斯坦的思路走下去。这是一件很令人悲哀的事情。不管如何，我认为在上述问题得到圆满解答之前，还是坚持“引力波实际上并不存在”的态度对科学的正常发展有利而无害。从以上对引力波所做的哲学分析可以看出，引力波理论根本就不成立。“引力波”很可能是科学家们在精神世界里虚构出来的东西。要知道这种做法是理论物理学家们的一大专长。

实际上对引力现象的解释根本就不需要引力波。在引力现象中根本就不存在那个所谓相互吸引的“万有引力”。