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专业: 宇宙学

[交流] 【交流】暗能量概念的起源已有2人参与

暗能量概念的起源
有学者认为，关于暗能量概念的起源，可以追溯到科学巨匠爱因斯坦。爱因斯坦在1915年建立的相对论引力方程中原来是没有宇宙学常数这一项。当爱因斯坦试图用他的引力方程代替牛顿引力方程进行宇宙学研究时，他发现问题没有那么简单。为了把他的引力方程能够应用到宇宙学研究，爱因斯坦首先不得不引进宇宙学原理。这样他才把他的相对论引力方程简化成数学上可以求解的宇宙学方程。即使这样，爱因斯坦还是无法得到他所预想的、静止的宇宙学解。于是在1917年爱因斯坦又在他的宇宙学方程中引进宇宙学常数这一项，这样他才得到他所希望有的静止的宇宙学解。
1922年Friedmann认为这个宇宙学常数项来源不清楚，把这个‘宇宙学常数项’从宇宙学方程中去掉，得到所谓Friedmann的宇宙学动力学方程，并由此得到宇宙膨胀的解。在哈勃宣布发现哈勃定律后，宇宙膨胀得到学术界大多数学者的认可，于是1923年爱因斯坦自己宣布放弃宇宙学常数，认为‘引进宇宙学常数是他一生所犯的最大错误’。
从这里我们可以看到，爱因斯坦虽然用宇宙学常数来抵消引力相互作用，但宇宙学常数仅以它可以使天体达到静止平衡的目的，虽然具有斥力的性质，但并没有使宇宙加速膨胀。其实爱因斯坦对这个宇宙学常数是否存在并不自信。更没有赋予暗能量的含义。现在主张标准宇宙学模型的学者又要把暗能量和爱因斯坦的宇宙学常数联系在一起。要把宇宙学常数重新请回到宇宙学方程动力学中，并把爱因斯坦推到暗能量概念提出者的位置，这显然是另有目的。
其实，在爱因斯坦自己宣布放弃宇宙常数后，在1998年之前，宇宙学常数几乎已经被学者们所遗忘，没有宇宙学家认为应当再把宇宙学常数请回来。因为在1998年之前，宇宙学家普遍认为，根据Friedmann把‘宇宙常数’从宇宙学方程中去掉后，所得到的Friedmann宇宙学动力学方程，可以得到宇宙在膨胀的解。加上哈勃定律，认为宇宙是在膨胀的‘标准宇宙学模型’已经能够很好地解释整个宇宙的演化过程。因此‘宇宙膨胀’的理论模型才会被冠以‘标准宇宙学模型’。根据Friedmann得到的宇宙在膨胀的解，宇宙的膨胀应当是减速膨胀。
1998年，哈佛大学‘大红移超新星搜索小组’的天文学家宣布，根据他们的观测结果，宇宙膨胀速度非但没有在自身重力下变慢反而在加速。这个结果的宣布，在理论物理界并没有引起很大的震动，但是对天文学界产生的震动很大。理论物理学家们关心的问题是如何解释这个观测结果，于是忙于提出各种各样的理论来解释这个观测结果。这个现象如同李淼先生所形容的那样是在‘抢蛋糕’，希望能第一个提出为大多数学者所接受的理论解释。对天文学界则产生很大的震动，因为天文学界一直认为，把Friedmann宇宙学动力学方程和哈勃定律结合起来的‘标准宇宙学模型’已经是完美无缺的。所以宇宙学家才会在他们的宇宙学模型前面加上‘标准’这个形容词。现在发现所谓‘宇宙加速膨胀’是对他们认为完美无缺的‘标准宇宙学模型’的一个致命打击。他们必须承认1998年以前的‘标准宇宙学模型’理论是错误的。必须对‘标准宇宙学模型’进行重大修改。不过天文学界的宇宙学家很快从‘巨大的震动’中回过神来。他们把宇宙加速膨胀和爱因斯坦的宇宙学常数联系起来。为了给复活爱因斯坦的宇宙学常数一个说法，他们赋予爱因斯坦的宇宙学常数以暗能量这样一个含义。我觉得这有点‘拉大旗，做虎皮’的味道。这样做的宇宙学家们是希望用爱因斯坦‘宇宙学常数’这杆大旗可以为他们的理论撑腰。理论物理学家则力图把暗能量和微观粒子物理中的真空能联系起来。
理论物理学家则对他们提出的各种理论模型的可靠性和可塑性心知肚明，有的理论物理学家把这种现象称为‘讲故事’，认为‘有猫腻’。在一些物理问题没有得到合理解释之前提出各种猜想和假设是正常的。但把未经证实的猜想和假设当成标准理论，认为是不能怀疑的真理，这就是不可取的了。我想这也是为什么暴涨理论的奠基人之一，美国普林斯顿大学物理学家保尔•斯坦因哈特（Paul Steinhardt）自己后来也成为成了暴涨最主要的批评人的真实原因。保尔•斯坦因哈特敢于正视自己提出的理论存在问题，这才是一个真正科学家应有的品质。敢于把新提出的理论称为是‘讲故事’、‘有猫腻’的理论物理学家，并不是对理论了解的不够，恰恰相反，他们对理论的了解要比某些‘把猜想当成真理’的天文学家要更深刻得多。
　　
参考文献
66 暗能量
地址：http://baike.baidu.com/view/50517.htm?fr=ala0_1_1
(新牛顿宇宙第六章暗能量 6.1 暗能量概念的起源)

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