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爱因斯坦的方程揭示出宇宙应该是演化的而非静止的,这促使他引入宇宙常数以维持当时被接受的宇宙图景。图片来源:Stock
暗能量让爱因斯坦曾抛弃的宇宙学常数重获生机,并重塑了主流的宇宙模型。
阿尔伯特爱因斯坦刚完成他的广义相对论——这个改变了物理学对引力理解的框架——不久后,便将这些方程应用到一个更宏大的问题上:宇宙是如何随时间变化的。
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从引力入手是很自然的。宇宙平均而言是电中性的,因此电磁力无法解释其在最大尺度上的行为。在强核力和弱核力被发现之前,包括爱因斯坦在内的所有人都对它们一无所知,但这两种力都只在极短的距离内起作用。
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宇宙学因此从引力开始。一旦物理学家将物质和能量汇集到他们称之为宇宙的事物中,他们就可以用爱因斯坦方程来探究它应该如何演化。这个答案让他感到惊讶。广义相对论自然地描述了一个要么膨胀要么收缩的动态宇宙,而当时主流的科学观点认为宇宙是静态的,并且在其整个历史中都保持不变。
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爱因斯坦让宇宙静止
爱因斯坦没有接受他的方程所暗示的结论,而是调整了方程以符合他那个时代的观测结果和假设。他引入了一个宇宙学常数,用希腊字母Lambda表示,广义相对论原本就允许这个常数存在。这个常数是一种内置于时空本身的引力影响,即使在其他方面空无一物的空间中也是如此。根据它的取值,它可以产生引力或斥力。爱因斯坦选择了一个能抵消物质引力的数值,使得他的宇宙模型能够保持稳定。
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几年后,埃德温哈勃发现宇宙正在膨胀,