「畫蛇添足」的宇宙常量

「畫蛇添足」的宇宙常量Λ

1998年5月2日

「宇宙」和「生命」是人類文明發展的永恆主題。英國天文學家、宇宙學家愛德華·哈里森利用牛頓引力理論為「穩定的宇宙」找到了依據。19世紀末，一些天文學家發現，牛頓引力理論用到無限宇宙時，出現了「不定解」； 1917年2月，愛因斯坦發表了一篇題為「用廣義相對論考量宇宙問題」的文章，用引力場方程得到了一個彎曲宇宙的解，得出閉合宇宙的結論。為了實現一個「穩定的宇宙」，他在引力場方程的左邊，添加了一個以希臘大寫字母Λ表示的「宇宙項」，這個量又被稱為「宇宙常量」，實際上是宇宙常量與度規張量之積。

事後證明這個「作孽物Λ」是有其意義的，它是與宇宙的平均質量密度、平均能量密度相對應的一個量。荷蘭天文學家威廉·德西特發現，宇宙項Λ起著斥力的作用，宇宙的星體將四面八方地彼此「退行」。最早發現宇宙在膨脹這一跡象是美國天文學家維斯托·斯里弗。1912年，他不僅通過紅移現象發現了遠處星的「退行」，還測出了它們的退行速度達到光速1/4。20世紀20年代末，加州天文學家埃德溫·哈勃證實了一個螺旋星雲的退行，計算得出：星系間的退行速度與其間的距離成正比的「哈勃定律」。

1998年5月2日，由施密特為首的20位天文學家和宇宙學家組成的「高紅移超新星搜索小組」公布了首批觀測數據，其結果與卡麥里等人從理論上計算出來的宇宙項Λ值驚人地吻合。2011年，二人共同獲得了諾貝爾物理學獎。

根據估算，宇宙項Λ要比當初的估計值高出120個數量級，它不僅與宇宙的「暗質量」「暗能量」有關，還涉及引力場的量子理論。可以說，宇宙項Λ孕育著宇宙的基本特徵，決定著宇宙學發展的方向。

2018.5.2.星期三 戊戌年三月十七

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