1917年,剛剛完成廣義相對論的愛因斯坦,把這套重塑引力認知的方程用到了一個更大的問題上:宇宙會隨時間如何變化。
引力是唯一的切入點。宇宙在大尺度上呈電中性,電磁力解釋不了它的整體行為。至于強核力和弱核力,當時沒人知道它們的存在,而且這兩種力只在極短距離內起作用。這樣一來,宇宙學就只能從引力開始。
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物理學家把物質和能量裝進“宇宙”這個容器,再用愛因斯坦的方程推演它的演化。結果讓人意外:廣義相對論天然描述了一個動態宇宙,要么膨脹,要么收縮。當時的主流科學界卻堅信宇宙是靜態的,亙古不變。
愛因斯坦沒有接受方程的暗示。他選擇調整方程,讓結果符合當時的觀測和假設。廣義相對論本身就允許加入一個叫“宇宙學常數”的項,用希臘字母Λ表示。這個常數是時空本身自帶的一種引力效應,連空無一物的空間里也存在。取決于取值正負,它能產生吸引或排斥。愛因斯坦選了一個剛好抵消物質引力的值,讓他的模型宇宙安穩地靜止下來。
僅僅幾年后,哈勃發現宇宙正在膨脹。弗里德曼等理論家則選擇直面愛因斯坦原本的方程,為大爆炸理論打下了數學基礎。愛因斯坦自己對朋友感嘆,添加宇宙學常數是他“最大的錯誤”。
時間跳到1998年。兩組天文學家想終結一場持續數十年的爭論:宇宙里到底有多少物質。有些觀測說物質少得可憐,有些卻說非常多。宇宙在膨脹,但內部的物質應該會讓膨脹減速——測出減速的幅度,就能推算出物質總量,爭論自然平息。
他們確實得到了答案,只不過方向完全相反。沒有測到減速,測到的是加速。宇宙里的物質確實不多,但就連這點物質也不足以讓膨脹放慢腳步。
解釋這種加速最簡單的辦法,就是重新請回宇宙學常數:一個存在于宇宙中、充當背景的天然反引力效應。在愛因斯坦抹去“最大錯誤”幾十年后,這個被丟棄的常數又被新一代科學家撿了回來,并且成為驅動宇宙加速膨脹的關鍵解釋。
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