第4章 一天文大發現(4)(2 / 2)

愛因斯坦真是會神機妙算的:用相對論得出宇宙不斷膨脹的結論是有條件的,因為宇宙項會使物體在距離很大時有大於引力的斥力,而距離小時斥力會小於引力,這時則不會膨脹。這樣,既保證了相對論的正確性,又保證了宇宙不會膨脹,這宇宙項真是支能射雙雕的寶箭!

於是,“愛因斯坦宇宙”應運而生。1917年他在《根據廣義相對論對宇宙學所作的考查》中提出了他的宇宙模型:“有限無界”(邊)的“靜態”宇宙。有限無界源於相對論,因為在相對論看來,有物質存在空間必然彎曲,整個宇宙的平均物質密度不為零,那麼,它整體上必為封閉體係,所以它“有限無界”,就像二維球麵是一個有限但無邊界的二維空間一樣。“靜態”則來自他關於宇宙應是靜態的猜想,雖然他相對論的引力場方程隻能得到動態解導致膨脹的宇宙,但他“巧妙”的宇宙觀卻維持了宇宙的“靜態”。

不過,神機妙算的愛因斯坦很快就發現,他“巧妙”的宇宙觀是弄巧成拙。

原來,就在他提出上述宇宙模型的1917年,荷蘭天文學家德西特也根據廣義相對論得出“德西特宇宙”,它不斷膨脹,但物質平均密度為零,是一個有運動無物質的空虛宇宙。接著在1922年,蘇聯物理學家、數學家弗裏德曼重新用引力場方程進行研究,得出了非靜態的宇宙模型。他認為無須使用愛因斯坦那個宇宙項,這樣所得到的愛因斯坦方程的解是不定的,即宇宙可能是膨脹的,也可能是收縮或脈動的。當時,愛因斯坦並不相信這一模型,便在德國《物理學期刊》上公開反駁。

但是,愛因斯坦很快就發現了自己的失誤。

在20世紀20年代初,美國天文學家斯弗萊測定了41個星係的視向速度,發現除少數以300公裏/秒的速度趨近我們外,大多數離開我們有的可達1800公裏/秒。1917年的愛因斯坦模型解釋不了的星係譜線的這一紅移;而同年德西特的模型則預言了這一模型,而且,比利時天文學家勒梅特在1925年、羅伯遜在1928年先後證明,通過適當的變換,德西特的宇宙可以有運動而無物質,而宇宙觀則引起恒定的加速膨脹。由此可見,愛因斯坦的模型是錯誤的。

事情並沒有完結。

1927年,勒梅特建立了均勻的各向同性的宇宙;1929年,美國天文家哈勃確定了星係的紅移和距離之間的線性關係,這不但證實了德西特距離與紅移成正比的預言,還導致英國天文學家愛丁頓(1852~1944)把它與宇宙膨脹論聯係起來,認為這是證實了宇宙膨脹論。1932年,勒梅特終於從宇宙膨脹論出發,提出了“宇宙大爆炸”的宇宙演化學說。而這正是德西特、弗裏德曼等人的後續工作。“宇宙大爆炸”理論現在有許多觀測事實給予支持,因而得到了越來越多的人的廣泛承認。

愛因斯坦終於認識到自己的失誤:毫無依據地引入宇宙項,並由此錯過提出“宇宙大爆炸”

這一至今流行的宇宙學理論的機會。對此,他終身懊悔不已,多次說這是他一生中幹的“最大蠢事”。由此可見,沒有依據(理論或實踐依據)的假說在未被實踐檢驗之前是不能成為真理的,如果囿於這靠不住的假說,有時還會錯過作出進一步大發現的機會——像愛因斯坦痛失提出“宇宙大爆炸”理論那樣。

法國物理學家布羅意曾說,愛因斯坦“這樣一個人物的天才和獨創性,他能夠一眼看穿那疑難重重、錯綜複雜的迷宮,領悟到新的、簡單的想法,使得他能夠吐露那些問題的真實意義,並且給那些黑暗的領域突然帶來清澈和光明。”看來,任何偉人隻要從主觀臆想出發,就會產生失誤,不再“帶來清澈和光明”,愛因斯坦也不例外。總是能一眼看穿迷宮的先知先覺是不存在的。

不過,愛因斯坦對待自己的失誤卻是坦然的。他曾在同一刊物《物理學期刊》上公開承認對弗裏德曼的錯誤批評,接受弗裏德曼的理論。此外,他在建立狹義相對論時,1907年他大學時的老師、德國數學家閔可夫斯基(1864~1909)根據他的理論提出時空的四維形式,他開始也不讚同,認為這是數學家把物理問題複雜化了,但不久他就認識到自己的錯誤,並最終讓四維時空幫他走向廣義相對論。知錯必改,從不文過飾非,正是這位偉人令人敬佩的優點之一。