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揭示宇宙常数之谜-时空观简易读本适合初学者的时空小知识

时间:2023-09-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:方程的右边是宇宙物质的能量、动量张量,也可以简单地理解为宇宙的现状,方程的左边第一项是“时空曲率”,它可以使时空弯曲,而第二项叫“引力张量”,它决定了引力场中的时空弯曲和引力场中粒子的运动情况,方程中左边数过去第三项是爱因斯坦特地加上去的,叫作“宇宙项”。

揭示宇宙常数之谜-时空观简易读本适合初学者的时空小知识

爱因斯坦在研究相对论时,发表了一个著名的爱因斯坦方程,目的是用以说明和解释宇宙的现状及规律性,方程是这样的:Rμv-(gμvR)/2=8πGTμv/c4。这个公式很复杂,方程中的每一项都可以写成好几个偏微分方程,所以整个方程又由10个偏微分方程组成,并且有些无解。方程的右边是宇宙物质的能量、动量张量,也可以简单地理解为宇宙的现状,方程的左边第一项是“时空曲率”,它可以使时空弯曲,而第二项叫“引力张量”,它决定了引力场中的时空弯曲和引力场中粒子的运动情况,方程中左边数过去第三项是爱因斯坦特地加上去的,叫作“宇宙项”。

在爱因斯坦发表相对论时,是1915年完成,1916年发表的,当时还不知道宇宙是膨胀的,而哈勃发现宇宙在膨胀,正式发表文章是在1929年。所以,当时爱因斯坦首先把宇宙的现状看成是一个有限、无边的静态宇宙,为了描述这个稳定的静态宇宙,于是他想道:既然宇宙间存在这么多的星系和物质,而物质间又存在着万有引力,这些星系和物质并没有被这些引力吸引过来而聚成一团,肯定宇宙间还存在一种力,这个力只能是排斥力,可以抵消引力的作用,于是他加了第三项——宇宙项,用以产生排斥力以对抗引力,这样就可以使他的方程平衡了,可以在中间写等号了。方程虽然平衡了,可这宇宙项到底是个什么东西,爱因斯坦自己也说不清楚,他当时的目的是为了让方程平衡,设想有一种力来抵抗引力,并且这个斥力必须和引力大小相等、方向相反,才能使宇宙保持静态平衡。后来爱因斯坦在与别人交谈时说:“我一生中最大的错误就是在这个方程中加了一个宇宙项。”爱因斯坦承认这是他的一个错误,之后也研究发现,这可能不是他的错误,而是他的高明之处。因为后来的研究发现,从1924年起,哈勃用高级望远镜观察宇宙,发现宇宙在膨胀,论文直到1929年才发表,但宇宙为什么会膨胀呢?原因是什么呢?于是,就有许多人设想,宇宙中可能存在着一种我们看不见的东西,它充满着整个宇宙,它的特点应当是产生负压强,形成排斥力,这样才能解释宇宙的行为,后来科学家把这种东西称为“暗能量”。特别是1998年,科学家发现,宇宙不但在膨胀,而且在加速膨胀,这就更加使人们坚信暗能量的存在,而且产生的排斥力还不少,经计算,暗能量必须要占宇宙间物质的73%,才能有这样大的作用。(www.xing528.com)

然而,暗能量到底是什么东西呢?目前还不得而知,因为看不见,也测不到,因为它不发射光子,也不吸收光子,也不转化为可见物质,只知道它具有负压力,产生排斥力,并充满整个宇宙,而且存在于真空中,目前还无法提取。就目前来看,暗能量是科学上一个最大的谜团,是否真的存在,也只能是个猜想,毕竟它只是为了方程平衡而特别想出来的东西。因为它无法验证、无法测量,还不知道用什么办法才能证明它的存在,只有等到以后科学发展了,有了新的手段,人们才能有更深的了解。

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