愛因斯坦：畫蛇添足引出暗能量

愛因斯坦：畫蛇添足引出暗能量

散會(huì)后，愛因斯坦偷偷塞給愛丁頓一張紙條，愛丁頓打開后，看到上面寫著：“其實(shí)我對這個(gè)理論不滿意，都是德西特在堅(jiān)持?！辈灰粫?huì)兒，愛丁頓又收到偷偷塞來的紙條：“其實(shí)我對這理論不滿意，但是愛因斯坦很喜歡?！?/p>

1915年底，愛因斯坦創(chuàng)立了廣義相對論。1917年，他使用廣義相對論研究宇宙。愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，自己的方程居然推導(dǎo)出一個(gè)不穩(wěn)定、不靜止的宇宙，這使他很震驚。長期以來，宇宙就被當(dāng)作靜止的背景，它為什么會(huì)動(dòng)？

于是，他在方程里面加了個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)體現(xiàn)了一個(gè)排斥力，自身的數(shù)值極小，在太陽系內(nèi)完全無法與引力抗衡，所以我們感覺不到它。這個(gè)常數(shù)就是“宇宙學(xué)常數(shù)”。有了這個(gè)常數(shù)，愛因斯坦終于可以讓宇宙靜止了。

愛因斯坦的老朋友、萊頓大學(xué)教授、萊頓天文臺(tái)臺(tái)長德西特是最早讀懂愛因斯坦廣義相對論論文的幾個(gè)人之一。德西特讀了愛因斯坦的新論文后，進(jìn)行了一些有趣的計(jì)算。愛因斯坦的宇宙中，物質(zhì)為主，宇宙學(xué)常數(shù)為輔。德西特卻假定宇宙中沒有物質(zhì)，只有宇宙學(xué)常數(shù)。他計(jì)算出一些有趣的結(jié)果，比如，距離越遠(yuǎn)，質(zhì)量忽略不計(jì)的實(shí)驗(yàn)粒子發(fā)出的光越紅，或者說，“紅移”越大。

根據(jù)多普勒原理，光源遠(yuǎn)離觀測者時(shí)，會(huì)發(fā)生紅移。作為一個(gè)觀測天文學(xué)家，德西特知道，洛威爾天文臺(tái)的天文學(xué)家斯里弗曾經(jīng)于1913年宣布他觀測的十幾個(gè)“旋渦星云”中，除了仙女星云之外，都發(fā)生了紅移，意味著它們在遠(yuǎn)離地球，速度最大的達(dá)到了大約1000千米每秒。德西特猜測這些星系的紅移與自己的理論符合。德西特把愛因斯坦的宇宙學(xué)稱為“A解”，把自己的新解稱為“B解”。但愛因斯坦本身不大認(rèn)可德西特的新模型。

1922年，蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家與氣象學(xué)家弗里德曼證明，即使有宇宙學(xué)常數(shù)，宇宙也依然不靜止，它可能膨脹，可能收縮。愛因斯坦被迫接受了這個(gè)結(jié)果，但不認(rèn)為這是物理上真實(shí)的宇宙。

1924年，德國的維爾茲和瑞典的倫德馬克都已經(jīng)注意到斯里弗的觀測與德西特的理論，想測定那些旋渦星云的距離，以檢驗(yàn)它們的紅移與距離是否存在某種相關(guān)性，比如德西特模型中那種“越遠(yuǎn)的越紅”的關(guān)系。但他們都沒有得到精確的距離，因此無法驗(yàn)證距離與紅移的相關(guān)性。

1927年，比利時(shí)的勒梅特發(fā)表了一篇論文，用廣義相對論計(jì)算宇宙，并計(jì)算出宇宙在膨脹，星系的紅移（退行速度）與距離成正比。他把論文寄給曾經(jīng)的導(dǎo)師愛丁頓和愛因斯坦，愛丁頓沒注意，愛因斯坦說數(shù)學(xué)上對了、物理上錯(cuò)了。

1928年，哈勃訪問歐洲，遇到了德西特，德西特希他能去測量那些旋渦星云的距離，來驗(yàn)證自己的理論：越遠(yuǎn)的旋渦星云，紅移越大。哈勃回到加州的威爾遜天文臺(tái)后，立即著手測量，很快得到結(jié)果：星系的紅移（速度）與距離成正比。德西特、愛丁頓、勒梅特三人交流討論后，斷定勒梅特的理論預(yù)言符合哈勃的觀測：宇宙在膨脹，星系遠(yuǎn)離的速度與距離成正比。愛因斯坦這才為自己當(dāng)初為保持宇宙靜止而引入宇宙學(xué)常數(shù)懊悔不已，他說這是他人生中最大的錯(cuò)誤。他正式、徹底放棄了宇宙學(xué)常數(shù)。

可到了1998年，兩個(gè)獨(dú)立的國際小組測量了一批遙遠(yuǎn)超新星的距離，發(fā)現(xiàn)宇宙在加速膨脹，這意味著宇宙中存在一種排斥力，而宇宙學(xué)常數(shù)也起到排斥力的作用，這神秘的力量因此就被稱為“宇宙學(xué)常數(shù)”。由于其具體性質(zhì)可能與宇宙學(xué)常數(shù)有差異，所以它也被更廣泛地稱為“暗能量”。但是，即使暗能量不是宇宙學(xué)常數(shù)，其排斥力的性質(zhì)卻還是與宇宙學(xué)常數(shù)一致。

愛因斯坦歪打正著地引進(jìn)了它，卻又帶著懊悔無比的心情放棄了它?？伤裼撵`，去而復(fù)回。暗能量的發(fā)現(xiàn)，引起物理學(xué)和天文學(xué)的一場革命。當(dāng)然，愛因斯坦和德西特都不可能活著看到這個(gè)驚人的結(jié)果。德西特在1934年去世，愛因斯坦在1955年去世。他們偉大的一生中，對宇宙學(xué)最后一個(gè)關(guān)鍵性貢獻(xiàn)是在1932年合作提出“愛因斯坦—德西特模型”。這個(gè)模型中，宇宙中只有物質(zhì)，沒有宇宙學(xué)常數(shù)。此后到1998年，這個(gè)模型一直是最標(biāo)準(zhǔn)的宇宙學(xué)模型。即使是在暗能量被發(fā)現(xiàn)之后，人們還是發(fā)現(xiàn)這個(gè)模型可以很好地描述前幾十億年的宇宙，那段時(shí)間暗能量還沒占據(jù)上風(fēng)。

提出這個(gè)模型不久后，他們和愛丁頓參加了一次會(huì)議，會(huì)上討論了這個(gè)模型。散會(huì)后，愛因斯坦偷偷塞給愛丁頓一張紙條，愛丁頓打開后，看到上面寫著：“其實(shí)我對這個(gè)理論不滿意，都是德西特在堅(jiān)持。”不一會(huì)兒，愛丁頓又收到偷偷塞來的紙條：“其實(shí)我對這理論不滿意，但是愛因斯坦很喜歡。

”邢大軍據(jù)《科技日報(bào)》整理