爱因斯坦为什么说宇宙常数是自己一生中最大的错误?

13 2025-07-26 12:51

爱因斯坦之所以将宇宙常数(cosmological constant,记作 Λ)称为自己“一生中最大的错误”,并不是因为它后来被证明“不存在”,而是因为它最初被引入的理由——为了让宇宙保持静态——被证明是错误的,而这个错误本可以通过更信任自己的原始方程来避免。

背景:为什么爱因斯坦引入宇宙常数?

1915年,爱因斯坦发表了广义相对论,描述了引力如何由时空的几何结构决定。当他将这个理论应用于整个宇宙时,发现方程的解天然地暗示宇宙要么膨胀、要么收缩——这与当时天文学界普遍接受的“宇宙是静态、永恒不变的”观念相矛盾。
为了强行让宇宙“静止”,爱因斯坦在1917年给自己的方程加了一个额外的项——宇宙常数 Λ,这个常数相当于一种反引力效应,可以抵消引力的收缩,从而让宇宙保持静态平衡。

转折:宇宙膨胀的发现

1929年,哈勃通过观测发现,星系正在远离我们,且距离越远退行速度越快——这直接证明了宇宙在膨胀。这意味着宇宙并非静态,爱因斯坦引入的宇宙常数从数学上说是多余的
爱因斯坦后来得知这一结果后,据说感叹道:
“这是我一生中最大的错误。”

为什么这句话如此有分量?

  1. 科学直觉的失误:爱因斯坦本来有机会预言宇宙膨胀,这是广义相对论的自然推论,但他为了迎合当时“静态宇宙”的偏见,人为修改了方程。
  2. 错失历史性发现:如果他没有加入 Λ,广义相对论本可以提前预言宇宙膨胀,这将成为理论物理史上最伟大的预言之一。
  3. 哲学意义上的错误:这代表了即使是最伟大的科学家,也可能因过度依赖经验直觉而偏离真理。

现代视角:宇宙常数“复活”了?

有趣的是,1998年对遥远超新星的观测发现,宇宙膨胀在加速,这与爱因斯坦最初设想的“反引力”效应非常相似。今天,科学家将这一现象归因于暗能量,而宇宙常数 Λ 正是暗能量的一种可能形式。
所以,爱因斯坦的“错误”在某种意义上被平反了——但不是因为他的原始动机(让宇宙静止),而是因为 Λ 确实存在于自然界,只是作用与他当年设想的不同。

总结一句话:

爱因斯坦的“最大错误”不是宇宙常数本身,而是为了强行让宇宙静止而引入它,从而错失了预言宇宙膨胀的机会——一个本可以让他不必“犯错”的发现。

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