《欧洲物理学杂志H》发表了一篇论文,第一次对爱因斯坦早期发表的一篇英文翻译版的论文进行了详实分析。很少人知晓阿尔伯特·爱因斯坦的早期论文,这篇发表于1931年的论文名称是“以相对论的观点分析宇宙问题”。爱因斯坦在这篇论文提出了迄今似乎被人们遗忘、经过了修订的宇宙模型,修订后的模型有一个显著的特征,爱因斯坦放弃了在1917年发表相对论时提出的一种静态宇宙模型,他在1931年的论文中实现了自我革新”,引进了“与时俱进”的动态宇宙模型,创新型的模型有一个显著的显著特征,宇宙之前经历了一次大收缩,目前的宇宙正在经历相反的大膨胀运动。天文学家哈勃最先观测了星系的“逃离”、或宇宙的大膨胀现象。爱因斯坦在1931年提出了修订的宇宙模型,物理学家德西特在1932年提出了爱因斯坦—德西特宇宙模型,两种类型的宇宙模型形成了鲜明对比,由爱因斯坦和德西特提出的、被人们广泛知晓的宇宙模型奠定了一种基本的认识,我们的宇宙仅发生单向的大膨胀过程。
爱尔兰沃特福德理工学院的两位研究人员科马克和布兰登在《欧洲物理学杂志H》发表了论文,他们的分析了爱因斯坦对宇宙学新的洞察。当爱因斯坦在1931年发表宇宙学的论文时,物理学家提出了宇宙大膨胀的证据,天文学家哈勃的观测成果在当时最具有说服力,爱因斯坦对哈勃的观测证据十分重视,以一种敏锐、渴求的眼光看待哈勃的证据,他试图以广义相对论的宇宙模型来解释哈勃的观测结论,爱因斯坦想到了修改一生“最大错误”的可能,他设想将所谓的“宇宙常数项”从场方程中移除、或将广义相对论场方程中的宇宙常数项设置为零,当“宇宙学常数项”为零时,场方程很好地与哈勃的观测证据保持一致。爱因斯坦在过去坚信一个静态、均衡的宇宙,在1917年提出的描述宇宙模型的场方程中人为地添加一项宇宙常数,这项随意添加的宇宙常数抵消了宇宙的大膨胀。爱因斯坦在新的宇宙模型中取消了宇宙常数,他的描述宇宙模型的场方程和实际的宇宙观测结果保持了一致,我们的宇宙先是膨胀,后是收缩,宇宙膨胀和收缩的起点和终点是物理学家称之为的宇宙“奇点”。

科马克和布兰登在论文中讨论了爱因斯坦对宇宙学不同议题的观点,比如:膨胀过程的空间弯曲和时间跨度,他们发现,爱因斯坦在计算中出现了一些异常现象,爱因斯坦在计算宇宙半径和物质密度的分析时出现了数量差错,他对宇宙年龄的计算以天体物理学家弗里德曼的分析为基础,而弗里德曼的分析有一些可疑之处,他对一个相对论意义的随时间变化的宇宙半径和宇宙球面曲率的计算不够准确。爱因斯坦最终接受了“膨胀论”的现代宇宙学观点,从静态宇宙转变为动态宇宙的信念,他的认识转变比同时代的科学家晚了很长时间,直到1931年,爱因斯坦才接受了膨胀宇宙的观念。早在1931年之前,天文学家埃德温·哈勃观测了星系光线的红移现象,从遥远的星云发出了光线,天文学家逐渐认识到“漂浮”的星云实际上是遥远的星系。爱因斯坦的“观念更新”没有人们想象的那么简单,他经历过一段曲折复杂的思维过程。
在《欧洲物理学杂志H》发表的另一篇论文从一个侧面分析了爱因斯坦思想观念的转变,苏黎世联邦理工学院下属的天文学院的哈里·努斯鲍默在论文中描述了爱因斯坦“世界观”转变的原因。爱因斯坦在1917年时将广义相对论原理应用到宇宙学的研究,他提出了同质、均匀的静态宇宙理论,引力、或天体质量引起了时空弯曲,然而,他的静态宇宙观存在一个致命的难题,仅仅考虑了引力作用,静态的宇宙在引力作用下将会不断弯曲,静态的宇宙模型最终走向崩塌。为了避免宇宙大收缩、或大崩塌的结局,爱因斯坦“随机”引进了宇宙常数项。在1917年至1931年期间,他曾经强烈地反对宇宙膨胀的观点,同时代的科学家却都支持动态的宇宙学理论,比如:1922年,俄国物理学家亚历山大·弗里德曼指出,爱因斯坦的场方程适用于对动态宇宙的描述。1927年,比利时鲁汶大学的乔治斯·勒梅特将天文观测和广义相对论结合起来,勒梅特得出了宇宙正在膨胀的结论,而爱因斯坦当时拒绝放弃静态的宇宙结构理论。

直到1931年,爱因斯坦在普鲁士科学院发表了一篇报告,他终于接受了宇宙膨胀的物理模型。1932年,爱因斯坦与荷兰理论物理学家和天文学家威廉·德西特共同合作,两位科学家提出了一种永恒膨胀的宇宙模型,这是在科学界广泛知晓的“爱因斯坦—德西特宇宙模型”,两人构建的宇宙模型直到1990年代的中期才得到科学家普遍的认可。无论是爱因斯坦在1931年提出的宇宙模型,还是他在1932年构建的宇宙结构,人为加入的宇宙常数项都不是是广义相对论场方程中的必须要素。一个十分有趣的事实是,现代宇宙学的暗能量理论似乎复活了宇宙学常数的概念,“宇宙学常数”奇迹般地指明了暗能量的存在,

(编译:2014-2-28)
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