客觀地說,人無完人,孰能無過。在這個世界上,不可能存在不會犯錯的人。而且很多時候犯錯的過程,也是積累經驗的過程。科學史上的大神們,比如:愛因斯坦,牛頓都曾經犯過一些錯誤。而且牛頓還曾經利用自己的權威去打壓過自己的對手,比如:胡克、萊布尼茨等人。
愛因斯坦沒有像牛頓那樣是一個學霸,但是愛因斯坦也曾經犯過一些錯誤,而且他的有些錯誤還發生了神奇的反轉,今天,我們就來聊一聊,那些年,愛因斯坦犯過哪些錯誤?
黑洞和引力波
1915年,愛因斯坦提出廣義相對論時,就覺得這個方程太過複雜,一時半會沒有人可以解除出來。下面就是這個方程,是10個二階偏微分方程組,關於“場方程”簡直是一個傳奇,我們後面還會圍繞著它講述很多其他的故事。
可是沒過多久,愛因斯坦就迎來了打臉,一個還在第一次世界大戰戰場上的物理學家史瓦西就得到了一個方程的精確解。而這個方程對應的是一個沒有轉動的黑洞。
當愛因斯坦收到史瓦西的論文時,他是不太願意相信史瓦西的結果的,但是他還是幫史瓦西發表了。一直到1955年愛因斯坦去世之前,他一直都不相信史瓦西得到的黑洞解。這裡大概有兩個原因。
首先,史瓦西黑洞不會轉動,我們觀測到的天體都會轉動。
其次,當時沒有實際觀測到真實對應的天體。
後來,1964年,也就是愛因斯坦去世9年後,人類首次觀測到了恆星級的黑洞。到了今年,科學家甚至用直接成像的技術給黑洞成像。
所以,在這一點上,愛因斯坦是錯了。
在前幾年,我們發現了引力波,這也是廣義相對論的一個預言。只不過,一開始愛因斯坦也是不認同存在引力波的,他甚至寫了一篇論文論證引力波是不存在的,結果發到學術期刊後,被人打了回來,這是因為編輯把論文給了其他的科學家看。後來,愛因斯安得知了其他科學家的意見後修改了自己的論文,重新發表。要不是愛因斯坦改了自己的論文,恐怕預言引力波的功勞也就不屬於他了。
宇宙學常數
如果要說愛因斯坦犯過的錯誤當中哪個最有戲劇性,那一定是宇宙學常數了。那什麼是宇宙學常數?
這還是要從上文中的廣義相對論場方程說起。話說當年愛因斯坦看到這個方程的時候,他就有點無奈。因此,這個方程是描述宇宙的,而這個方程預示著宇宙在膨脹。當然,你現在可能覺得沒啥,因為事實就是如此。但是在愛因斯坦的時代,大多數人普遍認為宇宙是永恆不變的。意思就是說,宇宙以前是什麼樣,現在還是什麼樣,沒有開端,也沒有末日。
於是,愛因斯坦為了讓廣義相對論的場方程符合自己的觀念,就在這當中加了一個宇宙學常數,用符號Λ來表示。
可是愛因斯坦剛發表論文沒過幾年,他就迎來了一次“實力打臉”。有個叫做哈勃的天文學家,長期在觀測銀河系外的星系。他就發現大多數的星系都有紅移現象。
紅移現象說白了就是這些星系在遠離我們,後來根據遠離的特點,科學家確認了宇宙確實在膨脹。
當愛因斯坦知道了哈勃的觀測結果時,他十分震驚,相傳愛因斯坦曾說:給廣義相對論增加一個宇宙學常數是他一生中做過最後悔的事情。
有了哈勃的“實錘”,似乎這個宇宙學常數就應該從此消失在這個世界了,當時很多物理學家也是這麼認為的。
但事實真的如此麼?我們直接給出答案:故事發生了再一次反轉了。宇宙學常數在幾十年後再一次復活了。當時科學家認為宇宙起源於一次大爆炸,大爆炸之後,宇宙發生了劇烈的膨脹。後來,因為我們所在的宇宙是一個物質主導的宇宙,因此,引力應該是主導,所以,宇宙應該是在減速膨脹的。
可是,到了1998年,兩個科學小組觀測到宇宙的膨脹並不是減速膨脹,而是在加速膨脹。
因此,原本的廣義相對論場方程還需要加一個常數來擬合這個加速膨脹的結果,所以,我們還得把宇宙學常數加回去。也就是說,宇宙學常數以另外一種形式復活了,只不過這個常數和愛因斯坦當初要賦予的含義是不同的,但它們其實起到了同樣的作用,就是調節宇宙膨脹的速率。因此,某種程度上是一回事。不過,這些事情都是發生在愛因斯坦死之後的事情,想必,如果他老人家知道這件事情,也會感覺到哭笑不得吧?
不過,客觀地說,這次是愛因斯坦誤打誤撞,最終竟然還“對”了,但他所要賦予這個常數的含義是錯誤的。