“画蛇添足”的宇宙常量Λ——5月2日科学史上的今天

2018-05-02作者:科学π工作室, 编著编辑:书问阅读



“宇宙”和“生命”是人类文明发展的永恒主题。英国天文学家、宇宙学家爱德华·哈里森利用牛顿引力理论为“稳定的宇宙”找到了依据。19世纪末,一些天文学家发现,牛顿引力理论用到无限宇宙时,出现了“不定解”; 1917年2月,爱因斯坦发表了一篇题为“用广义相对论考量宇宙问题”的文章,用引力场方程得到了一个弯曲宇宙的解,得出闭合宇宙的结论。为了实现一个“稳定的宇宙”,他在引力场方程的左边,添加了一个以希腊大写字母Λ表示的“宇宙项”,这个量又被称为“宇宙常量”,实际上是宇宙常量与度规张量之积。


事后证明这个“作孽物Λ”是有其意义的,它是与宇宙的平均质量密度、平均能量密度相对应的一个量。荷兰天文学家威廉·德西特发现,宇宙项Λ起着斥力的作用,宇宙的星体将四面八方地彼此“退行”。最早发现宇宙在膨胀这一迹象是美国天文学家维斯托·斯里弗。1912年,他不仅通过红移现象发现了远处星的“退行”,还测出了它们的退行速度达到光速1/4。20世纪20年代末,加州天文学家埃德温·哈勃证实了一个螺旋星云的退行,计算得出:星系间的退行速度与其间的距离成正比的“哈勃定律”。


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1998年5月2日,由施密特为首的20位天文学家和宇宙学家组成的“高红移超新星搜索小组”公布了首批观测数据,其结果与卡麦里等人从理论上计算出来的宇宙项Λ值惊人地吻合。2011年,二人共同获得了诺贝尔物理学奖。


根据估算,宇宙项Λ要比当初的估计值高出120个数量级,它不仅与宇宙的“暗质量”“暗能量”有关,还涉及引力场的量子理论。可以说,宇宙项Λ孕育着宇宙的基本特征,决定着宇宙学发展的方向。



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作者科学π工作室 编著
出版清华大学出版社
定价99元
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