爱因斯坦的最大失误-认识宇宙学

时间:2024-07-01 21:53:05

爱因斯坦的最大失误

借助宇宙学原理,爱因斯坦建立了自恰的宇宙数学模型。然而几乎同时他陷入困境,这是他的理论无法避免的结果。因为他的理论认为,在任何一个应用宇宙学原理的方程解中,时间-空间必须是动态的。也就是说他不可能建立一个静态的、不随时间变化的宇宙学模型。他的理论要求宇宙或者扩张、或者收缩,尽管没有表述这两种可能性中究竟是哪一种。爱因斯坦没有丰富的天文学知识,但关于遥远恒星运动的问题,他请教了专家。可能是因为他提的问题有错,他得到的答案是,平均来看恒星既不是在接近也不是在远离太阳。这在我们的银河系内部的确是正确的,但是其他星系并不是这种情况。

爱因斯坦的最大失误-认识宇宙学

爱因斯坦因此非常自信地认为宇宙应该是静态的,从而回到他最初的那些方程。他认识到他能保留方程基本性质而只做一个小小的修正,以抵消他的宇宙学模型随时间膨胀和收缩的趋势。他引入的修正被称为“宇宙学常数”。这个新的理论术语表示了在极大尺度上引力作用的改变。宇宙学常数使空间自身有膨胀或收缩的趋势,在理论中它可以进行调整,来精确地平衡宇宙否则必须进行的膨胀或收缩。

有了这个暂时的解决方案,爱因斯坦继而建立了静态宇宙学模型,该成果发表于1917年。过了一些年,哈勃于1929年发表的研究结果使人们接受了宇宙其实不是静止的而是膨胀的这一思想。人们对爱因斯坦的最初模型失去了兴趣。既然无需阻止整体膨胀,他也就无需再用宇宙学常数。在随后的几年,他指出引入宇宙学常数这件事是他在科学上的最大失误。但是他真正的失误是没有预测到宇宙的膨胀而非引入宇宙常数本身。

尽管直到最近,大多数宇宙学家都不在他们的模型中引用宇宙学常数,但是它从未真正离开。如同生活在阁楼上的疯亲戚,这个常数还一直潜在于某些宇宙学研究的理论中。我们将在后面的章节中看到,宇宙学常数今天已经从隐匿中重获自由并再次扮演了主角,但在本章接下来的论述中先将它放到一边。