愛因斯坦的失誤？

在談到愛因斯坦犯下的錯誤時，人們立即想起愛因斯坦(在與喬治·伽莫夫的談話中)所說的他一生中犯下的最大錯誤：宇宙常數的引入。在愛因斯坦完成了他廣義相對論的空間、時間和引力理論的表述之後，他在1917開始考慮整個宇宙的時空結構。然後他遇到了一個問題。愛因斯坦認為，當對許多恆星進行適當的平均時，宇宙是均勻的，本質上是靜態的，但是廣義相對論方程似乎不允許一個物質均勻分布的宇宙有一個獨立於時間的解。所以愛因斯坦修正了他的方程，加入了一個新的項，稱之為宇宙常數。後來哈勃發現宇宙不是靜止的，而是膨脹的。愛因斯坦對此感到後悔不已，他原來的方程本可以預測宇宙膨脹的，他卻無謂地破壞了他的原方程。

這個故事涉及一個錯綜複雜的錯誤，但並不是愛因斯坦所認為的他所犯的錯誤。首先，我不認為愛因斯坦假設宇宙靜止是一種錯誤。除了罕見的例外，理論學家的理論不得不按照觀察者觀察到的宇宙來進行修改。1917年之前天文學家觀察到的恆星的運行速度相對較低，這導致宇宙是靜止的這一理論幾乎是無法抗拒的。因此，當威廉·德·西特爾在1917提出愛因斯坦方程的替代解時，他小心地使用了度量張量與時間無關的坐標。然而，這些坐標的物理意義是不明確的，並且意識到德西特爾的替代宇宙學不是靜態的，他的模型中物質會彼此加速遠離，這被認為是他的理論的一個缺陷。

其實1910年弗斯托·梅爾文·斯利弗在觀察渦狀星雲光譜時就已經發現紅移佔了很大一部分了，現在已經知道這些紅移是宇宙膨脹所產生的，但是那時候沒人知道渦狀星雲到底是什麼。直到1923年哈勃發現並測量了仙女座星系的造父變星，才確認了渦狀星雲是在銀河系外的遙遠的星系。（此前還有一種觀點認為渦狀星雲在銀河系內）。我不知道愛因斯坦是否在1917之前聽說過斯利弗觀測到的紅移，但無論如何，它對另一個能產生紅移的東西非常熟悉：引力場。應該在這裡承認，亞瑟·艾丁頓，在第一次世界大戰期間從德·西特爾那裡學到了廣義相對論，但是他在1923年把斯利弗的紅移解釋為是由於德西特爾模型中宇宙的膨脹所致。。然而宇宙膨脹這個觀點沒有被廣泛接受，直到1929年哈勃觀測發現了宇宙膨脹——遠距離星系的紅移與它們的距離成比例增加，這是宇宙均勻膨脹的結果。直到那時，人們才注意到亞歷山大弗里德曼在1922引入的膨脹宇宙模型，其中不需要宇宙常數。但是在1917，愛因斯坦認為宇宙是靜態的是相當合理的。

愛因斯坦在引入宇宙學常數時確實犯了一個錯誤。儘管這一步使愛因斯坦場方程的解成為可能，但該解描述了一種不穩定平衡的狀態。宇宙常數的作用就像一種排斥力，隨著距離的增加而增大，而一般的引力隨著距離的增加而減小。雖然存在一個臨界質量密度，使排斥力平衡引力，但平衡是不穩定的；輕微的膨脹會增加排斥力，減小引力，從而加速宇宙膨脹。很難想像愛因斯坦怎麼會錯過這個基本的理論困難。

然而，宇宙確實在加速膨脹，所以愛因斯坦引入宇宙常數到底是不是錯誤的？請把你的想法寫在評論區告訴我。

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