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哈勃说的到底对不对,宇宙膨胀定律应该以什么

来源:http://www.abirdfarm.com 作者:betway必威官网手机版 时间:2019-06-23 08:08

原标题:宇宙膨胀定律应该以谁的名字命名? 天文学家们展开了激烈辩论

|程 鹗

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问:科学家如何确定宇宙的年龄,以及遥远星系的距离(以光年或公里为单位)。我当时理解红移决定退行速度,但是我不明白它与距离之间的关系。

之前看很多网友对科学家测算宇宙年龄存在争议。

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1930年1月10日,英国王家天文学会的例会讨论了哈勃的新发现。正在伦敦访问的德西特应邀介绍了最新进展,他坦白地承认自己的宇宙模型中虽然存在红移,却无法解释这个与距离成正比的规律。爱丁顿觉得当时理论界的情形颇为滑稽:“爱因斯坦的宇宙中有物质没运动,德西特的却有运动而没物质。”(“Einstein's universe contains matter but no motion and de Sitter's contains motion but no matter.”)

比利时天文学家乔治⋅勒梅特比埃德温⋅哈勃早两年提出宇宙膨胀的想法。图片来源:Bettmann/《科学》

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认为科学家对宇宙大爆炸、宇宙膨胀说以及宇宙年龄的说法都是臆断想象出来的。

在维也纳举行的国际天文学联合会 (IAU) 第 30 次会议上,辩论终于有了结果。在会议上,代表们通过了一项决议,决定将哈勃定律改名为哈勃-勒梅特定律(Hubble-Lemaître Law)。

那时候勒梅特已经证明了德西特的模型并不真的是一个静止的宇宙。因为坐标系的问题,在那个宇宙中任何地点放一个有质量的物体,该物体都会加速向边缘飞去。那便是模型中红移的来源,并非物理实际。因此,爱丁顿以双关语讥讽德西特道:你那模型“没有物质,所以无关紧要”(“as there isn't any matter in it that does not matter.”)

哈勃定律是描述宇宙膨胀的宇宙学基石,在近日进行的国际天文学联合会成员投票后,该定律将被称为哈勃—勒梅特定律。这一变化旨在纠正历史上对比利时天文学家兼牧师乔治⋅勒梅特的忽视。1927年,勒梅特发现宇宙在不断膨胀的存在,这也意味着宇宙大爆炸。而且在美国天文学家埃德温⋅哈勃描述其观测结果两年前,勒梅特就发表了他的想法。

答:答案很简单,但是解释起来有点复杂。

其实目前在科学界发现的一切理论都是经过很多科学家长期观测、建模、实验并且不断修正得来的,有的甚至为此花费一生的时间。

该决议肯定了比利时天文学家乔治·勒梅特 (Georges Lemaitre) 为世界对宇宙膨胀的理解做出的贡献,同样做出贡献的还有美国天文学家爱德文·哈勃 (Edwin hubbb)。

难道就不能有一个既有质量又有运动的宇宙模型吗?爱丁顿近乎绝望地问道。

IAU近日宣布的4060张投票结果显示,78%的人赞成改名,20%的人反对,2%的人弃权。但无论在执行过程中,还是就其所依据的历史事实而言,此次投票均存在争议。丹麦哥本哈根尼尔斯波尔研究所科学历史学家Helge Kragh称,提交给IAU成员的背景说明是“糟糕的历史”。另一些人则认为,重新命名物理定律不是IAU的工作。“追溯改变历史是错误的做法。”德国波茨坦莱布尼茨天体物理研究所的Matthias Steinmetz说,“它没有用。”

这个答案在一段时期被众人所熟知,即星系距离和它的退行速度是成比例的,被称作哈勃定律,哈勃于20世纪20年代后半期对此进行了观察演示。原理在于,如果你假设宇宙是均匀的,各向同性的,那么哈勃定律也可以通过理论预测出来。星系的退行速度与星系距离之间的比例常数即称之为哈勃常数。

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那次会议的记录照例发表在学会的通讯上,几个月后传到比利时的勒梅特手中。勒梅特看到后哭笑不得,当即写信给爱丁顿,提醒前导师他在三年前就已经寄送过一篇论文。那篇论文提出的宇宙模型正是既有物质又有运动,并完美地推导出星云的速度距离关系——比哈勃的发现还早了两年!

意大利帕多瓦大学天文学家、去年8月辞去IAU秘书长一职的Piero Benvenuti在去年做出这一更名提议,他说,因为“从历史上说,它让人觉得不对”。1927年,勒梅特计算出爱因斯坦广义相对论方程的一个解,表明宇宙不是静止的,而是在膨胀。他用此前发表的一组有限的星系距离和速度测量数据支持了这一说法。然而,他的研究结果用法语发表在一份不知名的比利时期刊上,因此基本上被忽视了。

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而且这些理论都要被绝大多数科学家认可才行。

图丨在比利时的乔治·勒梅特纪念碑(Wikimedia)

爱丁顿收到信大为震惊,立刻翻阅故纸堆,找出了那篇论文。不知道当初是没注意还是没看懂,他对那论文毫无印象。出于歉疚,爱丁顿此后花大功夫补救他的疏忽,宣传他昔日弟子的成就。

1929年,哈勃发表了其观测结果,显示了后退星系的速度和距离之间的线性关系。它被称为哈勃定律。“哈勃很明显是参加了相关研究,但他并非第一人。”英国诺丁汉大学天文学家Michael Merrifield说,“不过,他擅长推销自己的故事。”

自从哈勃常数这个术语被提出以来,天文学家们就一直试图测量它:最简单的方法是观察星系的退行速度,星系的距离已经通过其他方法知道。哈勃常数的当前最佳估计值是每巨型光年20千米/秒,因此,每秒钟退行速度为2000千米的星系的距离是100兆光年,如此类推。

一个理论的提出,也是需要经过无数观测实验修改才能越来越成熟,越来越正确。

与会的大多数 (不是所有) 成员都赞成这项决议,此前的投票被降级为非正式投票,晚些时候的正式表决将通过电子投票进行。这一决议会让国际天文学联合会的所有成员都有投票的机会。

出于爱丁顿的安排,勒梅特1927年那篇法语论文的英文版于1931年3月在王家天文学会月刊上重新发表。这个三年后的版本虽然大致保持了原貌,也有一些改动。勒梅特补充引用了他原来不知道的弗里德曼论文,老老实实地指出他的理论是弗里德曼的进一步推广。但更突出的是,他省略了关于观测数据中星云的速度与距离成正比关系的整个一节。实诚的勒梅特觉得哈勃这时已经发表了更新、更可靠的数据,没有必要再重炒旧饭。

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就算是爱因斯坦,也有提出错误的理论,但是经过其他科学家不断的修改才有了现在科学理论。

2006 年,国际天文学联合会大会就通过了一项决议,决定将冥王星划归为矮行星。

众多的天文学家只是通过这个英文版才接触到勒梅特的理论。他们不知道有这个删节,因此依旧理所当然地认为哈勃是发现该关系——“哈勃定律”——的第一人。(后期历史学家曾猜测哈勃在翻译过程中插过手以维护他的优先权。这说法并不成立。迟至2018年10月底,国际天文学会全体会员投票,建议将“哈勃定律”正式改名为“哈勃-勒梅特定律”。)

因此,我们可以使用哈勃定律,只需通过测量他们的红移从而得知星系的距离,即使是相互的距离非常遥远,这种算法也是相对比较简单的。我们也可以估计宇宙的年龄:你会注意到,哈勃常数的单位实际上是1/time,所以哈勃常数的1倍一定是宇宙的特征年龄。通过上面的哈勃常数,我们因此可以计算出宇宙的年龄是140亿岁。

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于是更改哈勃定律的名字就出现了这样一个问题:在命名物理定律时,应该以谁的名字命名,以及国际天文学联合会是否应该参与命名决定。

哈勃说的到底对不对,宇宙膨胀定律应该以什么人的名字命名。但勒梅特迟到的论文还是有它深刻的影响。作为观测天文学家,哈勃只是从数据中总结了红移的规律。他没有也无力做出进一步的解释。勒梅特正相反,他的规律是从广义相对论中直接推导出来的(然后才找到实际观测数据证实),对数据有一个革命性的诠释:我们看到星云巨大的红移,不是来自星云本身的速度,而是宇宙空间的膨胀。星云只是被动地由所处的空间带着走,就像流动着水面上的浮漂,或者膨胀气球表面上画着的斑点。

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比如宇宙年龄为何是138.2亿年?宇宙真的在加速膨胀吗?

膨胀中的宇宙

即使是熟谙相对论的物理学家一时也无法接受如此怪异的观念。在洛杉矶,到哈勃的家里来的不再只是好莱坞的明星。每两星期,一群从威尔逊山和附近加州理工学院来的天文学家、物理学家甚至数学家也会定期聚集,围着一块小黑板抽烟、争论,嘟囔着很多格蕾丝不懂的名词术语。作为主妇,她默默地为他们准备好酒品、饮料和三明治。

接下来谈一谈复杂性。事实证明,对于*非常*远的物体(例如,红移2或更大)哈勃定律不是非常的准确,因为在距离非常遥远的时候,我们不得不开始考虑宇宙的四维曲率。更重要的影响是,在多数天体学中,哈勃常数并不是一个真正的常数,实际上,当你回顾过去时它在增长,因此与今天相比,它的价值是不同的。

这些数据和理论的得出主要归功于一位著名的天文学家,星系天文学之父爱德文·鲍威尔·哈勃。

宇宙膨胀理论是 20 世纪最令人震惊的发现之一。

这些人中有的认为星云是在不变的空间中做随机运动,只是碰巧速度大的星云现在已经跑得离我们很远,才让我们有越远的星云速度越快的错觉;有人则觉得远方的星光来到我们地球的一路上大概经历了更多的散射干扰、逐渐失去能量才表现出红移……

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没错,大名鼎鼎的哈勃空间望远镜就是以这位天文学家的名字命名的。

这里的膨胀意味着,星系之间的距离一般随着时间的推移而增加,而且是均匀增加的。无论你在哪里,朝哪个方向看,都会看到一个正在膨胀的宇宙。

哈勃静静地听着。他无法加入这类理论性的探讨,只是集中注意力试图听到某种可以通过观测数据来确证某个理论是否正确的可能性——那才会是他的用武之地。在内心里,他也无法理解勒梅特的空间膨胀理论。终其一生,他一直倾向于相信他看到的是星云本身——而不是空间——的运动。

所以为了得到星系的距离和宇宙的年龄的估值,天文学家必须假设一组宇宙学参数(比如说,它所包含的正常的组织总量 ),通过对宇宙演化的运动方程进行积分,模拟出它的年龄和星系的距离,将其作为红移的函数。这种方式得到的结果与我们之前估计的结果相差不大,但是对于学习了解高红移的星系至关重要。

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当你试着去想象这一理论的时候可能会马上就感到头晕目眩。爱德文·哈勃于 1929 年发表论文阐述了宇宙膨胀理论,他描述了宇宙目前的膨胀速度。于是,哈勃定律以爱德文·哈勃的名字命名。

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爱德文·鲍威尔·哈勃,1889年生,1953年逝世,是美国著名天文学家。

但哈勃不是第一个阐述宇宙膨胀理论的人。1927 年,乔治·勒梅特 (Georges Lemaitre) 已经发表了一篇关于宇宙膨胀的文章。他的文章是用法语写的,并在比利时的一家杂志上发表。

1930年11月,爱因斯坦与他的第二任妻子、表姐加堂姐艾尔莎(Elsa Einstein)及秘书、助手一行四人乘坐一艘由一战时的战舰改装的豪华邮轮渡过大西洋来到美国。这是他第二次访问美国。但这次他们只在纽约稍事停留,便继续乘船南下,循通航仅十来年的巴拿马运河进入太平洋,然后又顺海岸北上,于那年12月31日到达圣地亚哥。在长达四小时的盛大欢迎仪式后,爱因斯坦第一次踏足美国西海岸。

(比如说,它们尺寸的提取成比例的取决于它们的距离以及距离上的质量的平方)

上世纪20年代,天文界普遍认为天上的星云比如仙女座大星云,都是发光的气体存在于银河系内。

勒梅特提出了宇宙膨胀的理论基础,并利用天文数据 (与哈勃在 1929 年的文章中使用的数据完全相同) 来推断宇宙膨胀的速度。

他是应加州理工学院的邀请来这里进行为期两个月的学术访问。除了阳光、海滩,这里有他慕名的物理学家迈克尔逊和密里根。自然,他也对邻近威尔逊山上正在颠覆他的宇宙论的哈勃满怀好奇。

然而无论从哪一方面来看,哈勃定律都是一个非常强力的工具,能够帮助人们由速度得到距离。(由于太难,你们可能想在课堂上就此打住)相关天文知识

哈勃首先观测并确认了,宇宙中存在着和银河系同样巨大的天文系统:"河外星系"。

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退行速度指天体的离开速度,通常是指离开地球的速度。它可以通过谱线的移动来测量,或者通过银河光谱的一般红化来估计。

1924年,哈勃通过观测仙女座大星云后并提出河外星系的恒星系统概念,开创了星系天文学并建立了宇宙的新概念。

(来源:NASA, ESA)

1931年,爱因斯坦参观威尔逊山天文台图书馆。左一、左二分别为胡马森和哈勃;左四是迈克尔逊。

我们星系之外的星系通常有相对于宇宙微波背景计算的退行速度。

因此哈勃也被称为星系天文学之父。

1928 年, 美国数学家和物理学家 Howard Robertson 也在哲学杂志和科学期刊发表了一篇文章, 他也用勒梅特 (一年前) 和哈勃 (一年后) 用过的数据推导出了宇宙膨胀公式,并推断出了膨胀速度。

爱因斯坦当时也才51岁,有了为人熟悉的那一头飘逸的乱发,只是还没有完全变白。但他已经是世界上首屈一指的物理学家、科学家,大众媒体追逐的明星。他观看了当地的新年玫瑰游行,欣赏了在德国被禁的反战电影《西线无战事》(All Quiet on the Western Front),还出席了卓别林《城市之光》(City Lights)的首映式。当他们穿着正式的燕尾礼服,在观众掌声中一起步入影院时,卓别林感慨道,“他们欢呼我是因为他们明白我;他们欢呼你,却是因为没有人能懂你。”

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然而 Robertson 不知道勒梅特的工作成果。鉴于勒梅特的论文发表于比利时的《世界报》,而且是用法语发表的,有人认为他的非凡发现在当时被天文学界忽视了。

哈勃的夫人格蕾丝义不容辞地担任起接待爱因斯坦的职责。一次她开车带爱因斯坦出门时,爱因斯坦专门对她夸道,“你丈夫的工作非常漂亮,他很能干。”

在物理宇宙学里,哈勃–勒梅特定律(英语:Hubble-Lemaître law)指遥远星系的退行速度与它们和地球的距离成正比。这条定律原先称为哈勃定律,以证实者埃德温·哈勃的名字命名;2018年10月经国际天文联合会表决通过更改为现名,以纪念更早发现宇宙膨胀的比利时天文学家乔治·勒梅特。它被认为是空间尺度扩展的第一个观察依据,今天经常被援引作为支持大爆炸的一个重要证据。

发现河外星系并开创星系天文学是哈勃最主要的成就之一,还有一个最主要成就就是发现了"哈勃红移"现象。

但是哈勃在 1929 年发表的研究结果很可能是受到了勒梅特的影响。1928 年 7 月,勒梅特和哈勃在莱顿举行的国际天文学联合会第三次会议上相遇。在会议中他们讨论了能表明宇宙膨胀的天文学证据。

1931年1月29日,爱因斯坦与哈勃一起乘车登上威尔逊山。好莱坞的新生代导演卡普拉(Frank Capra)亲自掌镜,为他们全程拍摄纪录片。在山上,爱因斯坦像孩子一般对各个庞大的望远镜爱不释手、流连忘返。他们最后才来到胡克望远镜跟前。当工作人员无比自豪地介绍这个大家伙如何能发现宇宙的大小和状态时,倒是艾尔莎淡定地评论:我丈夫只需要一张旧信封的背面就够了。

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哈勃红移现象是支持宇宙大爆炸和宇宙膨胀说的重要证据。

成败在翻译

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上图右侧为遥远的星系在可见光波段的光谱,与图左侧太阳的光谱比较,可以看见谱线朝红色的方向移动,即波长增加参考资料

何为"哈勃红移"?

1930 年 1 月,在伦敦皇家天文学会的会议上,英国天文学家、物理学家和数学家 Arthur Eddington 提出了宇宙膨胀的问题,并提出还没有理论来解释这一现象。

1931年,爱因斯坦在威尔逊天文台观赏胡克望远镜。哈勃和天文台台长亚当斯(Walter Adams)陪同。

1.WJ百科全书

哈勃红移现象是当恒星在远离地球时,从地球上接收到的恒星发出的光谱会向红色的一端移动。

当勒梅特知道这件事后,他写信给 Eddington,提醒他自己 1927 年写过的论文,他当时为宇宙膨胀奠定了理论基础。于是 Eddington 邀请勒梅特在 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 上重新发表这篇论文的翻译版。

几天后,爱因斯坦又在洛杉矶为当地的天文学家、物理学家举办了一个学术讲座。他开门见山地承认,基于哈勃等人的发现,宇宙大小不恒定,的确是在膨胀。他解释说,14年前他在广义相对论场方程中引进了那个“宇宙常数”项只有一个目的,就是要找一个恒定不变的宇宙解。现在看来是画蛇添足,完全没有必要。

2.天文学名词

反之,当恒星在靠近地球时,那光谱会向蓝色的一端移动,就是"蓝移"现象。

而与此同时,哈勃和美国天文学家 Milton Humason 在 Astrophysical Journal 上发表了关于宇宙膨胀的新成果。这次成果的样本更大,涉及的区域比以前要广十倍以上。

于是,哈勃在媒体上又获得一个桂冠:“让爱因斯坦改变了主意的人”。

  1. Kristine Spekkens

咱们举个例子就行,如果太阳正在高速离开我们,那么我们看到的太阳将会变成橙红或者红色。而如果太阳高速靠近我们,那么我们看到的太阳会变成蓝色。

这些新的计算方法使以前计算宇宙膨胀的方法过时了。因此,在翻译时,勒梅特从自己的文章中删除了他估计宇宙膨胀速度的段落。

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正是由于这一修改,导致对于不熟悉勒梅特或 Robertson 先前论文的人来说,哈勃似乎是第一个发现宇宙膨胀理论的人。

几乎所有科学历史的书籍、文章都会提到爱因斯坦曾抱怨引入宇宙常数是他“一辈子最大的失误”(biggest blunder of his life)。不少作者更一厢情愿地设想如果爱因斯坦当初没有仓促行事,而是更相信他自己的方程并预测宇宙膨胀,该会是多么地辉煌。

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

爱德文·哈勃发现了这个现象后,观测到我们的宇宙中,绝大部分的星系都出现"红移"现象,只有极少数的出现蓝移。

勒梅特显然不关心他最初的发现带来的优先权。因此,描述当前宇宙膨胀率的公式被命名为哈勃定律。

这两个说法都没有证据支持。

而且出现红移的星系并不是某一方向的,而是四面八方的都是红移。

如何为宇宙命名

前一个说法来自宇宙学家、科普作家盖莫夫(George Gamow)的描述,没有任何旁证。天体物理学家、作家利维奥(Mario Livio)为这个“最大的失误”来源做了细致的调查和分析,可以肯定那是盖莫夫出于戏剧性的凭空编造。

此现象也成为了宇宙膨胀说的最有力证据。

国际天文学联合会成立于 1919 年,其职能之一就是为标准化从小行星到行星、星座等天体的命名及定义。

爱因斯坦在他那篇1917年原始论文中便明确说明宇宙常数项只是为得到一个静止的宇宙而引入,其前提是广义相对论场方程允许这样一个项的存在,因此有可能是真实的。他的确一直为此惴惴不安,只是因为这个项没有在场方程中自然出现,需要人为引入,破坏了他所追求的美学意义上的简单性。当静止宇宙这个要求不再必要时,爱因斯坦轻易地就舍弃了这个多此一举,也并没有觉得当初的引入曾是多大的失误。

爱德文·哈勃根据星系间的红移现象并研究了10年之久,在1929年提出了哈勃定律。

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的确,爱因斯坦之所以引进宇宙常数项,并不是为了遏止或防止宇宙膨胀,而是恰恰相反。他看到的是他那个宇宙模型会在引力影响下塌缩,因此需要一个平衡因素。那是一个从牛顿开始就已经意识到的老问题,与后来勒梅特发现的宇宙膨胀没有关系。即使爱因斯坦对他自己的理论充满信心,他最多只会无奈地指出他的广义相对论宇宙与牛顿力学的宇宙一样最后会塌缩到一个点。

哈勃定律:河外星系的视向退行速度与距离成正比,即距离越远,视向速度越大。

图丨国际天文学联合会成员国(来源:Wikipedia)

因此,即使是在弗里德曼发现爱因斯坦的方程中包含宇宙大小可以随时间有不同的变化方式——既可以塌缩也可以膨胀——时,爱因斯坦也没有“恍然大悟”。他先验地认定弗里德曼的推导出了错,被纠正后依旧不以为然,觉得弗里德曼的解“不具备物理意义”。

简单点说就是,两个星系之间相互远离的速度和两者之间的距离成正比,两者距离越远,那么相互远离的速度就越大。

国际天文学联合会由来自 101 个国家的 12,000 多人的个人会员,以及来自 79 个不同国家的科学院或天文学会的国家会员组成。国际天文学联合会作出的决定没有任何法律效力,但它有明确说明:

及至勒梅特给出更详细的数学理论,并辅以实际观测的光谱数据来证明宇宙的膨胀时,爱因斯坦依然只是学霸式地将之贬为“物理直觉糟糕透顶”。

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betway必威官网手机版,国际天文学联合会认可的名称代表了世界各地专业天文学家和国家科学院的共识,同时遵守国际天文学联合会的准则。

其实,在这个问题上物理直觉糟糕的恰恰是爱因斯坦自己。

同时哈勃还给哈勃定律做了个公式:

因此,我们可以合理地推断,如果决议获得通过,那么随着时间的推移,这一新名称将得到更广泛的使用。

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v = H×d

影响重大的决议

宇宙在大尺度上是恒定、静止的,是人类千年的直观经验。在确凿的光谱红移数据出现之前,以此作为宇宙理论的前提几乎是理所当然。然而,爱因斯坦的错误却并不止于此。

V为退行速度,就是两个星系之间的远离速度;d为星系间的距离;H则是哈勃常数。

这项决议的影响重大。它承认了勒梅特对于宇宙最基本发现之一的贡献。同时,该决议可能为今后的相关行动树立先例。

爱因斯坦引入的宇宙常数项是为了抵消引力作用、避免塌缩。因此,这个常数的数值必须非常合适。数值如果太小,不足以抵挡引力,宇宙还是会塌缩;如果太大,则会超越引力,宇宙就会膨胀。爱因斯坦仅仅在数学上确定可以有一个恰恰合适的数值存在,便大功告成地宣布发现了他的宇宙模型。

哈勃定律揭示了宇宙是在不断膨胀的,而且宇宙的膨胀是全空间都在膨胀,在宇宙中的任何一点看,四面八方都是在远离该点,并且离得越远,分离速度越快。

这会引发进一步的变化吗? 其他学科会效仿天文学家的做法吗?

理论物理学家温伯格(Steven Weinberg)在他着名的《最初三分钟》科普书中给出一个形象的比喻:如果我们在地球上发射火箭,火箭或者有足够的能量逃离地球,或者最终耗尽燃料被地球引力拉回来坠毁。爱因斯坦式的静态宇宙正好介于逃离和落回之间,无异于是一个停留在半空中正好不上不下的火箭。那火箭的推力必须百分之百地恰到好处。

打个很简单的比方,比如炸猪皮,本来一小块的猪皮能炸出很大一块,而且从猪皮上任何一个毛孔看,它的四面八方都是扩散的。

科学充满了各种定律、效应、方程式和常数,在许多情况下,这些定律和常数没有用合法发现者的名字命名。有些人担心对所有情况都重新命名将会花费大量的精力和时间。

那么,有没有可能我们这个宇宙恰恰有一个如此准确的宇宙常数值,不偏不倚地抵消引力的作用呢?这不是完全没有可能——毕竟我们并不知道宇宙是怎么来的,也许我们的运气异常地好。然而,这样的平衡还必须是百分之百地准确。因为只要有极其微弱的偏差,宇宙都会或者膨胀或者塌缩,不会保持着静止状态。

宇宙就像这个猪皮一样,不停的在膨胀,而且是在加速膨胀。

而其他人对这一做法表示欢迎,而且心情相当急切,例如,Henrietta SwanLeavitt 将因为她发现了周光关系而最终得到承认。

也就是说,在数学上我们可以找出一个将鸡蛋平衡在一根针的针尖上静止不动的解。但这属于不稳定的解。因为我们知道,只要稍有偏差,鸡蛋就会倒下。这种解不可能在现实世界中出现。

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然而目前,我们只能等待电子投票的结果了。

爱丁顿是在仔细研读被他忽视过的勒梅特论文时才意识到这一点。勒梅特也已经证明了(但没有明确表述出来)爱因斯坦所给出的静止宇宙解正是这么一个不稳定的解——“不具备物理意义”。

虽然爱因斯坦的相对论说过任何物体的速度都不会超过光速,但是据科学家观测研究,宇宙的可观测直径达到930亿光年,而年龄是138.2亿年。

-End-

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并不是说爱因斯坦的相对论是错的,而是宇宙的这种膨胀不属于相对论的范围,它是有自己的规则。

编辑:李亚山

加州理工学院竭尽全力,邀请爱因斯坦每年冬天前来学术访问。爱因斯坦显然也喜欢这里的阳光海滩。一年之后,爱因斯坦再次来到南加州。这一次,德西特也来了。在此之前,曾经对勒梅特不屑一顾的德西特研读了勒梅特的论文后也几乎立刻就转变了态度,大赞勒梅特的理论“高妙”。

之前说爱因斯坦也提出过错误的理论,这个理论就是爱因斯坦认为宇宙的恒定不变的。

责任编辑:XHR

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不过被哈勃给打脸了,爱因斯坦也把这个错误的理论给删除了。

链接:

爱因斯坦与德西特在加州理工学院讨论他们的宇宙模型。

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他们俩一番切磋后,合写了一篇仅2页长的论文,发表在美国科学院院刊上。这篇论文没有什么新思想,不过重复了弗里德曼、勒梅特和其他理论物理学家的最新进展。如果换上别的作者,估计不可能通过同行评议。但正是因为作者是爱因斯坦和德西特——宇宙模型的两位开山鼻祖——这篇论文才有了特殊的意义:它标志着两人都正式地放弃了各自的宇宙模型,认同了弗里德曼和勒梅特的宇宙。

通过哈勃定律就可以测算宇宙的年龄了,只要测算出哈勃常数就能通过两个星系的距离测算出需要通过多长时间达到这个距离。

责任编辑:

这篇论文发表后不久,爱因斯坦去伦敦拜访了爱丁顿。爱丁顿好奇地问爱因斯坦为什么还要发表那么一篇论文,爱因斯坦答曰,我的确并不觉得有多么重要,但德西特很把它当一回事。爱因斯坦走后,爱丁顿收到德西特的一封来信。信中说,你肯定看到了我与爱因斯坦的论文。我不觉得那里面的结果有什么重要性,但爱因斯坦似乎觉得很重要。

2013年欧洲航天局通过普朗克卫星测得了最新的"哈勃常数",也就是宇宙膨胀速度为67.8公里/秒/百万秒差距。

两位泰斗“投降”后,广义相对论的宇宙模型逐渐在更多的理论学家的参与和发展下定型,成为所谓的“弗里德曼-勒梅特-罗伯森-沃尔克度规”(Friedmann–Lemaitre–Robertson–Walker metric)。(没错,这里的罗伯森就是那个几年后不动声色地帮助爱因斯坦改正了他在引力波推导中错误的那个罗伯森。)

别看这个常数这么长后缀,它的意思就是每增加326万光年的距离("百万秒差距"的意思),星系远离地球的速度回增大67.8公里每秒。

颇为讽刺的是,因为1932年那篇论文,这个新模型也经常被称为“爱因斯坦-德西特宇宙”。

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根据这个常数和哈勃公式,就能测得两个星系间的退行速度和距离,从而推算出宇宙大爆炸后,两个星系分开需要花费多长时间达到现在的距离。

后来又经过长期测算和修正,并通过对宇宙微波背景辐射(宇宙中"最古老的光")的研究,最终得出:

相对精确的宇宙年龄为138.2亿岁。

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其实很多的科学理论和数据都是经过长期的观测和演算修正并验证得出的,正是有这些为此奋斗的科学家们才有现在的科技社会的进步。

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