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第26章 宇宙常数

爱因斯坦的相对论理论给物理学带来了自牛顿力学以来最重大的革命。他使20世纪的人类在一个崭新的基础上开始建立新的宇宙观。20世纪的许多重大科学发现和技术发明都与相对论分不开。

阿尔贝特·爱因斯坦,1879年3月14日生于德国阿尔姆。他3岁才开始讲话,9岁时口齿仍不清楚。1894年他还被慕尼黑中学勒令退学。1896年他放弃德国国籍,1901年获得瑞士国籍。1896年他曾进入苏黎世瑞士联邦理工学院,但未取得学位。1905年,爱因斯坦在《物理学年鉴》上共发表了4篇论文,它们都成为指导20世纪物理学研究方向的重要著作。

第一篇论文是《由分子运动论论平衡态液体中悬浮微粒的运动》,这是探讨物理学布朗运动的。第二篇论文是《关于光的产生和转化的一个启发性观点》,这是讨论光电效应问题的,也是把量子论导入物理学的早期成果。爱因斯坦因此获得1921年的诺贝尔物理学奖。第三篇论文是最负盛名的《论运动物体的电动力学》,爱因斯坦就是在这里提出了后来广为人知的狭义相对论。爱因斯坦之所以使用“狭义”的概念,是要指出这种理论仅限于在一定范围内成立。由于狭义相对论的出现,物理学中的许多概念发生了根本性改变,引导出了理论和实践上的一系列非凡的结果。第四篇论文是《物体的惯性同其所含能量有关吗?》,在此他提出了著名的质能方程。

宇宙的形状

自古以来,人们认为宇宙是一个空心的物体,有中心和边缘,但是今天,天文学家们知道事情并非如此简单——宇宙大尺度的形状受到其内部物质的引力影响,同时受到空间本身结构中暗藏的力的影响。事实上宇宙没有中心,也没有边缘。最新的观察指出宇宙永远在向各个方向延伸,但是我们只能看到这个无限的宇宙的一部分——“可观察到的宇宙”。

1907年,已经成名的爱因斯坦开始创立了广义相对论,到1916年,经过10年的艰辛探索,代表他一生成就的《广义相对论基础》才正式出版。这部著作在当时被认为,全世界只有3个人能够理解。其实,这主要是由于爱因斯坦在建立他的理论的过程中,运用了当时的物理学家们不太熟悉的一种数学,所以造成了难懂的印象。

爱因斯坦自20世纪30年代以后始终致力于统一场理论的研究,但是都没有获得建设性、突破性的进展。或许这是因为人类的知识积累还不足以产生出迅速取代相对论的更为先进的理论。1952年,爱因斯坦曾经被推选为以色列国家的总理,但是他谢绝了。1955年4月18日,这位改变了20世纪人类科学观念的伟大科学家与世长辞。

1927年,勒梅特是一位比利时的大主教牧师,也是梵蒂冈天文台的顶尖理论宇宙学家,他非常热衷于研究有关爱因斯坦的想法和数学方程式。尽管他极力声称只不过是想要建立一个与爱因斯坦理论相符合的宇宙模型,旁人却坚信他想用科学来解释宇宙有个创始的时刻。这是牛顿的永恒,无穷的宇宙模型所排除在外的。对于大主教会而言,让圣经里的创造论与所有科学的发现相符合是一件重要的事,那些在梵蒂冈天文台工作的科学家发现这是一件艰巨的工程。勒梅特显然想要寻找一些新的证据来支持宇宙是有限的,也因此有个明显的开端。

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