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| 中外科学家发明家丛书：徐光启 （五） | 发布于:2013/01/02 | |
| 五、爱丁顿的宇宙理论 1926年，爱丁顿的《恒星内部结构》一书出版了，这一年他44岁。在 以后的18年科学研究中，他除了偶尔涉足于自己早年感兴趣的一些领域外， 将自己的全部精力都用在了他所选中的一个特定宇宙模式的证明之中，进而 将这个模式作为他“量子论与相对论统一起来的基本理论”的基础。 在此后不久，爱丁顿就发表了《相对论的数学理论》一文。在这篇论文 中，爱丁顿认为存在着两种不同的宇宙模式，它们都同一个不为零的宇宙常 数Λ有关：一种是爱因斯坦宇宙，它是静态的，并处于流体静力平衡状态中； 另一种是德西特宇宙，它也是静态的，但在不断地膨胀。这两种模式在理论 上都是可能的，并且同有关均匀各向同性的假设没有矛盾。由于在德西特宇 宙中存在着某种膨胀现象，天体的距离越远，退行速度越大；而爱因斯坦宇 宙模式中不存在这种膨胀，因此爱丁顿在论文中将各符合自己观点的德西特 宇宙模式的可能性会更大一些。除去他的主观认识外，他还根据了当时他所 能得到的很少的一些观测资料而最终作出了这一选择的。 在爱因斯坦宇宙与德西特宇宙中，所有的度规系数都与时间无关，因此， 从这个角度上来说它们都是静态的。而德西特宇宙尽管表现有膨胀，但它的 静态特征是因宇宙中不存在任何质量密度而造成的。因此，在当时爱因斯坦 宇宙便是不表现有任何运动的唯一宇宙模型。正如爱丁顿对这种情况所作的 总结那样：“爱因斯坦宇宙包含有物质但没有运动，德西特宇宙则包含有运 动但没有物质。” 1927年，勒梅特在自己的一篇论文中证明了爱因斯坦方程允许均匀各向 同性的非静态宇宙模式，并且相当详细地叙述了这一理论对天文学的影响。 爱丁顿见到这篇论文后，进行了详细的分析，并在自己的著作中作了广泛的 宣传。根据勒梅特的证明，宇宙常数项Λ成了一个可以取正值，又可以取负 值还可以取零的参数，这样，研究者们就有了可供选择的各种宇宙模式。这 些模式为同天文观测事实进行比较而提供了广泛的基础。 爱丁顿虽然认识到了这一点，但他根据自己的研究方向，一开始就把精 力集中在这一系列可能模式中的一个具体成员上，在他所在意的模式中，宇 宙最初是某种德西特宇宙，它的质量（M）与半径（R）之间存在着这样的关 E 系式： 1 GM 1 M C 2 中运动的一个电子来说，狄拉克方程中与电子M ε有关的项是不正确性。 根据最新的理论研究和实际观测，宇宙中充满了均匀各向同性的辐射 场，该辐射场具有温度为3K的普朗克分布。这一事实意味着：宇宙自从辐射 温度为4000K、物质与辐射互相分离以来已扩大了大约1350倍。同样，由核 合成所产生的原始氦也意味着宇宙在某个时期曾处于这样的一种状态：当时 -3 9 的密度为1000克·厘米 ，温度为10K。这两个要求又进一步意味着那个时 9 刻的宇宙半径一定要小10倍。宇宙半径有这样大小的变化，这显然是爱丁 顿所没有预料到的。 但无论如何，爱丁顿的宇宙模式理论对于人类进一步认识宇宙起到了巨 大的促进作用。 |
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