爱因斯坦的终身遗憾,因为一个失误错失了宇宙学的一个重大发现
作者 吴苡婷
1929年,美国天文学家爱德温·哈勃发现宇宙不是静态的,他发现河外星系都在远离地球而去,这就是著名的哈勃定律。当时测得的哈勃常数是500公里每秒每百万秒差距,也就是说在离地球百万秒差距的地方星系以500公里每秒的速度离我们远去。
人们据此推断出宇宙在不断地膨胀。核物理学家伽莫夫1949年提出了宇宙热大爆炸学说。热大爆炸宇宙学说认为,我们的宇宙起源于一个膨胀的"火球",随着宇宙的膨胀,温度越来越低。
但是鲜为人知的是,原本这两项研究成果极有可能被爱因斯坦获得,因为一个小小的失误,他错失了一些重大的科学发现。
最近,以"科学前沿与未来"为主题的复旦大学建校117周年第56届校庆科学报告会理工科专场在线上举行,中国科学院院士、中国科学院理论物理研究所研究员、所长蔡荣根以"现代宇宙学与引力波"为题做了主题讲座,春秋君认真听了这场精彩讲座,从中知道了爱因斯坦的这样一段经历。
早在1907年,爱因斯坦就开始思考如何解决牛顿的万有引力定律与狭义相对论之间的不和谐之处,1915年他最终写下了著名的引力场方程,方程的左边是描写时空的几何,方程的右边是时空中物质的能量—动量张量。这个方程将时空的几何与时空中的物质联系了起来:物质告诉时空如何弯曲;而时空又告诉物质如何在其中运动。
100多年前,人类对于宇宙的了解还只是停留在银河系的尺度上。为了构造一个静态的闭合的宇宙模型,爱因斯坦引入了宇宙学常数,但是这也成为了他终身的"遗憾"。
如果爱因斯坦当时不引入这个宇宙学常数,他原本可以作出20世纪最伟大的预言:我们的宇宙是膨胀的,而不是静态和闭合的。
后来爱因斯坦写下了这样一段话来描述他的心情:"依据已经获得的知识,这个令人快乐的成就看起来是理所当然的,而且任何聪明的学生都能不费力气去掌握它,但是,那些充满强烈渴望的人,多年来,在黑暗中焦灼地探索,时而信心满满,时而精疲力竭,最终沐浴在光明之中——只有经历过这些的人,才有深刻的体会。"
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