the biggest blunder in my career——愛因斯坦

儘管在與哥本哈根學派30年的學術論戰中屢敗屢戰，但崇信機械宇宙觀的愛因斯坦從不認為自己對量子力學的反對是錯誤的，他堅定地認為宇宙不存在概率性，概率的出現是因為我們對宇宙的認識不夠徹底。然而多次的實驗卻無情打臉，上帝的確在擲骰子。

愛因斯坦認為自己一生中最大的錯誤，是宇宙常數Λ，在愛因斯坦看來，這是一個失敗的作品，然而現實卻再度和愛因斯坦開了一個大玩笑。

隨著對宇宙認識的深入探索，被愛因斯坦宣告“死刑”的宇宙常數卻在宇宙學中重新復活，科學家認為它蘊含著無窮的價值。這究竟是怎麼回事呢？

愛因斯坦為何創造宇宙常數

從上古時期開始， 人類對於宇宙的探索就從未停止，但是科學家從未構建過比較系統的宇宙學理論，直到牛頓的出現，牛頓描繪了一個比較成熟的宇宙模型，牛頓認為宇宙是一個無限也沒有邊界的三維歐氏幾何空間，分佈著無無限多的天體，而這些天體全部受到了萬有引力的影響。

然而牛頓的宇宙模型卻存在著許多的問題，1894年，塞裡格爾經過研究發現，如果宇宙是一個三維的歐式幾何空間，而萬有引力作用於宇宙的每一個地方，且充滿了平均密度處處不為零的物質，那麼計算出來的引力勢在空間的每一個點上都會是無限大的，這樣就到導致宇宙任何一個物體都會受到無限的加速度，這顯然是不可能的，因為物體會在這樣的加速度下被撕扯的粉碎，這說明了萬有引力理論與宇宙的不自洽。

然後就是奧爾柏斯提出了著名的光度佯謬，這些都在說明牛頓構建的宇宙學體系存在著許多的問題，如果想要解決這些問題，那麼就只有兩條路：1、修改萬有引力理論，符合牛頓構建的宇宙模型；2、修改宇宙模型，符合牛頓的萬有引力理論；3、將兩者都進行系統地修改，符合事實。

1915年，愛因斯坦提出了自己的廣義相對論，並且發表了廣義相對論的核心方程——廣義相對論場方程，愛因斯坦的廣義相對論認為，引力的產生是時空彎曲的結果，水星近日點的進動、光線在太陽附近的偏折等實驗都證明了廣義相對論的正確性。

這個時候他嘗試將廣義相對論引入宇宙學之中，構建新的宇宙模型，1917年，1愛因斯坦在普魯士科學院提交了一篇題為《廣義相對論下的宇宙學思考》的論文，這也是現代宇宙學的開端，愛因斯坦構建了一個全新的宇宙學模型。

然而，其他科學家用廣義相對論場方程推導，發現宇宙是處於膨脹狀態的，這讓愛因斯坦十分驚訝，宇宙怎麼可能膨脹，宇宙應該是靜止的，為了解決這個問題，愛因斯坦在場方程中引入了Λ，他稱之為宇宙常數。

再加入了宇宙常數之後，愛因斯坦就構建了一個有限無邊的靜態宇宙模型，解決了牛頓宇宙模型中的矛盾。

儘管解決了矛盾，但是愛因斯坦本身對於宇宙常數也不太滿意，認為它破壞了廣義相對論場方程的完美。而就在這個時候，哈勃的發現，讓愛因斯坦發現，宇宙常數的誕生就是一個錯誤。

紅移現象的發現，宇宙常數被宣告死亡

在哈勃之前，物理學家就發現了愛因斯坦的宇宙模型並不穩定，雖然依靠Λ，愛因斯坦構建了一個能暫時處於靜態的宇宙模型，但是隻要場方程中某一個引數有稍許變化，那麼宇宙模型就不可能保持靜態，不是膨脹就是塌縮。

1922年蘇聯科學家弗裡德曼對場方程進行了重新求解，它認為愛因斯坦引入的“宇宙常數項”完全沒有存在的必要，經過重新求解，他得出了第一弗裡德曼方程！

第一弗裡德曼方程認為宇宙是處於膨脹狀態，對於弗裡德曼得出的結論，愛因斯坦一開始不以為意，但後來哈勃發現的星系紅移現象證實了弗裡德曼的預言。

不同的元素存在著不同的特徵譜線，每種元素的特徵譜線都是獨一無二的，這就相當於是元素的DNA，所以科學家就利用這個特性，在光譜中找到某種特徵譜線之後，來確定光源中相對應的元素。

1929年，哈勃利用特徵譜線的特性，發現宇宙中的星系的電磁輻射波長增加了，就是光譜的譜線向紅端移動了，它意味著星系正在朝我們遠去，這就是星系紅移現象。

哈勃還發現星系的紅移量與該星系的距離成正比的關係，也就是說，越遠的星系正在以越快的速度飛馳而去，這被稱為哈勃定律，哈勃得出了結論：宇宙在均勻地膨脹。

這在現代宇宙學中具有里程碑性的意義，它意味著宇宙不是靜態的，而是處於膨脹狀態，這也就是說愛因斯坦構建的有限無邊宇宙模型存在錯誤，而弗裡德曼的預言本來就是直接從沒有宇宙常數的場方程中得到的，而哈勃的發現更是確證了宇宙常數是一個多餘的累贅。

宇宙在膨脹，今天已是無可懷疑的事實。根據今天宇宙膨脹的速度，可以推出，宇宙在一二百億年前脫胎於高溫、高密狀態。爆炸過程（不同於炸彈）中每對粒子間的距離俱增，物質密度減小，溫度下降，引力能轉化為粒子能。 ——《愛因斯坦與現代宇宙學》

愛因斯坦無奈地承認了這一個事實，宣告了宇宙常數的死亡，稱宇宙常數是自己人生中最大的錯誤。但是，後來物理學家又發現，宇宙常數具有很重要的意義。

宇宙常數復活，被認為與宇宙膨脹的速率有關

哈勃發現了星系紅移現象之後，科學家一直認為宇宙是處於減速膨脹的狀態，但是美國加州大學伯克利分校天體物理學家薩爾·波爾馬特、澳洲物理學家布萊恩·施密特以及美國科學家亞當·里斯組總共觀測了約50顆遙遠的“Ia型超新星”，表明當前的宇宙存在加速膨脹。

科學家通過給Ia型超新星定位，並測量它們如何運動；他們發現Ia型超新星的亮度比預期的要暗，也就是說它們正在快速遠離地球，這速度比我們預期的要快。

科學家由此得出結論，在幾十億年前的時刻，宇宙的膨脹速度開始，我們現在生活在一個加速膨脹的宇宙中，也就是在這個時候，科學家發現宇宙膨脹的速率和宇宙常數之間存在聯絡，宇宙常數開始復活。

如果從芬斯勒度規下的場方程出發，你就會發現嘉當張量有關的曲率標量起著愛因斯坦宇宙常數的作用，因此，芬斯勒宇宙模型很可能正確表述了我們的宇宙，其中的垂直曲率標量就是導致宇宙加速膨脹的原因。——《The Geometry Interpretation for Einstein＇s Cosmological Constant ∧》

但這次宇宙常數的復活，對於愛因斯坦而言，卻並不是一個好的事情，復活的宇宙常數連線了量子力學的微觀世界和愛因斯坦廣義相對論的巨集觀世界。

因為薩爾·波爾馬特等三人認為是“暗能量”的原因導致了宇宙正在膨脹加速，而2011年諾貝爾獎授予它們三人，也意味著學術界對“暗能量”的認可。

而暗能量在引力場中起的作用，正好與愛因斯坦原來引進的Λ一項類似，因此才又把Λ給重新復活。暗能量的來源，則是量子場論所預測的真空漲落。而量子力學，正是愛因斯坦一生中始終懷疑也從未接受的理論，可以說，愛因斯坦一生都在反對的量子力學，始終在緊緊纏繞著愛因斯坦。

但是，宇宙常數現在依舊神祕，它的取值依然困擾著大家，它的值究竟是否為零，或者在加速膨脹的宇宙中扮演著重要的角色，能夠告訴我們答案的或許只有時間。