宇宙12︱勒梅特：宇宙诞生于一个“超原子”，一个没有昨天的一天

问你一个问题，如果现在有人给你说，宇宙空间中充满了物质，而且物质之间会产生引力，那么你第一反应会想到啥？

我觉得你肯定会问，这些物质会不会在引力的作用下坍缩成一个整体呢？这就是牛顿当年发表万有引力之后，人们产生的疑惑。

那么根据引力预测的结果是：会！而且速度非常快，但很明显，我们的宇宙并没有因为引力而发生坍缩？这又是为啥？牛顿当时也搞不懂呀，他就说，我们的宇宙是无限的，物质分布是均匀的，他们之间的引力互相抵消掉了，所以没有坍缩。

但是牛顿描述的这个宇宙非常脆弱，只要一颗原子的位置发生了偏移，那么整个引力的平衡就会被打破，所有的物质会不可避免的坍缩在一起，牛顿晚年也很无奈，对于这个问题，他只能找上帝帮忙了。

那么时间来到了20世纪，人们就发现，我们在地球上不管朝那个方向看，看到的情况都差不多，这叫各向同性，而且在宇宙中各个区域的物质数量也差不多，这叫处处“均匀”。

各项同性和处处均匀，现在被称为宇宙学原理，人们认为我们不管从哪里看宇宙，不管是从地球上看，还是从银河系的中心看，不管是远古时期的宇宙，还是未来的宇宙，宇宙学原理都是成立的，这是宇宙学的一个基本假设。

除此之外，我们知道人类在20世纪初最伟大的成就就是修正了牛顿动力学，发展出了相对论。

那么现在把爱因斯坦的相对论用在一个各向同性，处处均匀的宇宙中，会怎么样？能不能回避牛顿晚年的困扰呢？

并不能，而且会更加的严重，因为相对论说，物质会影响时空的曲率，时空的曲率反过来又会影响物质的运动。所以当你考虑一个充满物质，均匀的宇宙的时候，不仅物质会向内塌缩，就连时空本身它也会坍缩，最终宇宙会变成一个黑洞。

你看，当年牛顿只面临了一个物质坍缩的问题，时空是好好的，现在爱因斯坦面临的问题更加严重了。

那么和牛顿一样，爱因斯坦也觉得宇宙坍缩不可能，一定有未知力量在阻止着宇宙坍缩。那爱因斯坦就说，宇宙空间具有一种天然的属性，称为宇宙常数，它提供的斥力正好和引力抵消了，所以宇宙没有坍缩。这就是爱因斯坦的静态宇宙观。

很显然，爱因斯坦这种毫无根据地给自己的引力方程中添加宇宙常数，有点不讲道理，而且他添加的这个宇宙常数，还必须大小正好，小一点宇宙就坍缩了，大一点周围的天体全都会飞出去，远离我们，那么这个大小正好的宇宙常数，就给了人们一种精细调节的感觉，像是宇宙被精心设计的一样，感觉不好。

那么到了1922年，有人就提出，爱因斯坦给自己的方程中添加宇宙常数，完全是多此一举，他就是俄罗斯物理学家弗里德曼，他认为没有宇宙常数的引力方程本身就预示着宇宙时空不是在收缩，就是在膨胀，这说明我们的宇宙是动态的，而不是静态的。

但由于当时在人们的观念中更加倾向于静态宇宙，再加上爱因斯坦也支持这个观点，所以弗里德曼的说法并没有得到广泛的关注。

那么到了1927年，比利时的一位物理学家勒梅特就注意到了弗里德曼的研究，他在这一年就利用哈勃之前获得的数据，计算出了星系的距离和红移之间的关系，发现了我们的宇宙正在膨胀。

他当时也写了一篇论文，并发表了出去，但他的论文是法文，而不是英文，所以在当时没有几个人知道这篇论文，直到1931的时候这篇文章才被翻译成了英文，但这时哈勃已经因为在1929年发现了宇宙膨胀而名声大噪，那么勒梅特也非常的大度，在翻译论文的时候，他就要求把关于宇宙膨胀那一部分的内容给删了。

所以勒梅特是第一个知道宇宙在膨胀的人，所以他就想，这宇宙在不断膨胀变大，那么这就意味着，在遥远的过去，宇宙非常小。

那么在最初开始的时候，宇宙中所有的物质和能量应该集中在一个点上，勒梅特称这个点为宇宙超原子，或者叫宇宙蛋。

我们的宇宙正是从这个小的不能再小的超原子，膨胀以后诞生的。勒梅特得出这个结论以后非常的兴奋，他觉得自己发现了宇宙起源的秘密。

但是当时没有一个人接受他的想法，他找过爱丁顿，就那个当年力挺爱因斯坦，跑去观测日食的科学家，还在1927年专门跑去第五届索尔维会议上，找爱因斯坦，以勒梅特当时的身份和地位，想见爱因斯坦一面还真的不容易，爱因斯坦是谁啊，他可是继牛顿之后最伟大的科学了，而勒梅特这时只能算的上是三线的科学家。

爱因斯坦那时特别忙，忙着怼哥本哈根学派，但还是抽空听了勒梅特的想法， 爱因斯坦听后给出了这样的评价：算的没有问题，但物理意义完全不对。这段话，就直接击垮了勒梅特的信息，他再也没有找过其他人了。

直到1929年，哈勃就用观测数据说明了，星系的距离和速度之间的关系，简单来说就是，距离我们越远的星系，其远离我们的速度越快。这就是哈勃定律。

从这张图片中，很明显可以看出来星系的退行速度和距离呈线性关系，这个线性关系的系数，就是哈勃常数。

也能够看出来，星系的退行速度和距离坐标并没有完美地落在那条线上，这说明这条线是根据大量的数据拟合出来，这就是为啥哈勃常数一直测不准的原因，当然哈勃自己也清楚这一点，他还需要测量大量的星系的数据，获得更多的数据点，尤其是哪些远距离，高速运动的天体，来把这条线拟合的更加准确。

那问题是，为什么星系的退行速度和距离，不能完美地满足哈勃膨胀率呢？你想一下，有没有可能是这种情况，星系除了在空间膨胀的基础上，远离我们以外，它自己本身还在空间中有一个速度呢？

其实真实的情况确实是这样的，由于我们的宇宙并不是完美均匀的，所以星系在空间中会受到其他星系的引力作用，也会发生运动，这种星系在空间中自身的运动的速度叫本动速度。

有些小一点星系团，其中星系的本动速度往往是每秒几百公里，大一点的星系团，其中星系的本动速度能达到每秒几千公里，速度非常快。

那么在我们看到，星系的退行速度，其实就是空间膨胀的速度和星系本动速度叠加在一起的速度，所以我们测量大量的星系就会发现，他们都不能完美的符合哈勃膨胀率。·但是只要我们知道大量星系的退行速度和距离，就能无限的逼近宇宙真实的膨胀了。

但不管咋样，哈勃常数很清楚地告诉了我们，我们的宇宙在膨胀。

1933年，爱因斯坦还专门拜访了一次威尔逊天文台，在看了哈勃的观测实证以后，就放弃了自己的静态宇宙观，转而支持了勒梅特的观点。

但勒梅特所说的宇宙具有一个确定的起点，就否定了永恒静态的宇宙，这在当时的学术圈中很少有人能够接受，因为这种有起点的宇宙跟天主教会的观点又不谋而合了。

再加上勒梅特还有另外一层身份，他是一位天主教牧师，所以大部分的科学家就觉得，神又要复辟了。

所以当时很多坚定的无神论者，就提出了各种解释来反驳以宇宙膨胀为基础大爆炸宇宙模型。