《柔软的宇宙》(原宇宙大爆炸)

10.宇宙常数

Aug. 8, 2015

这个宇宙学方程式,大体思路是这样的,等号的一边表示空间的弯曲程度。通俗的讲也就是引力啊。另一边的是能量,动量。宇宙大体就是这两部分在起作用。这个方程式非常难解的。广义相对论方程就没有好解的。解这种偏微分方程。必须有初始条件和边界条件啊。爱因斯坦认为宇宙就是现在这个样子。他是不变的。为啥呢。因为拿望远镜看到的不仅仅是空间的距离,还是时间间隔。遥远的星系,他们的光传到我们地球上。也要好多年的时间呢。我们看到的是他们小时候的样子。爱因斯坦就断定。看来宇宙过去和现在没啥不同嘛。因此就以现在作为初始条件吧。边界条件呢,我们这个宇宙是个有限没边的宇宙。我们知道啊,一般的物体都是有限的,起码体积重量都是有限的,这好理解啊。但是无边可就不好理解了,一个欧几里得平面,那是没有边界的,那叫无限无边。有限无边的东西,谁想得出来啊?爱因斯坦说,你看到过球面吗?一个球,表面积是有限的吧。但是哪有边界啊?没边界嘛。在三维空间中的这个二维球面,就是有限无边的。我们的宇宙也是类似的情况。我们的宇宙空间是个在四维时空中的三维超球面。因为没有边界,那么边界条件就不要了。当然啦,很多条件都是显而易见的,比如说大尺度上宇宙是均匀的。上下左右都是对称的。

他就开始解这个方程式了。越解越不对劲啊。他完全没法子得出一个静态的宇宙模型。这个宇宙是动态的。他一想这下麻烦了,按下葫芦起了瓢啊。于是他一抬手就给自己的方程式加了一个常数,这个常数是用来平衡一下宇宙的运动和演变。这样就可以得到一个不变的宇宙了。

爱因斯坦其实在计算水星近动的时候呢,就想把这个项加进去。但是他算了半天发现不行,加了这个项,计算就不对了。于是呢,他就把这个宇宙常数给去了。现在啊,方程式摆不平啊。不得已又把这东西拿出来了。他其实挺纠结的。因为这东西其实没啥根据。仅仅是为了满足不变的宇宙而硬塞上去的。其实他大可不必这么纠结。因为那时候,理论推导和观测结果对不上的时候呢,经常往里面加常数。也没啥大不了的。但是爱因斯坦哪里知道啊,他这是打开了一个潘多拉的魔盒,把一只魔鬼给放出来了。他后来悔的肠子都青了。这个宇宙常数,可是不得了了不得啊……

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