挖掘爱因斯坦被人忽略的理

Davide Castelvecchi 《科学美国人》杂志专栏作者

一本被科学家们忽略了几十年的手稿曾透露:爱因斯坦曾经有过一个替代我们现在所知的宇宙大爆炸理论,而不是提出宇宙在逐步并永久扩大的理论。最近挖掘出的著作,写于1931年,让人不禁想起有英国天体物理学家弗雷德·霍伊尔倡导了近20年的理论。爱因斯坦很快就放弃了这个想法,但手稿揭示他曾继续犹豫,接受宇宙是在一个单一的爆炸事件中建立的理论。

大爆炸理论的证据首次出现是在20世纪20年代,当时美国天文学家埃德温·哈勃和其他人发现,遥远的星系正在远离,空间本身正在扩大。这似乎意味着,在过去,可观测的宇宙中的内容一直是非常密集,类似于热“原始肉汤”。

但是,从20世纪40年代后期,霍伊尔认为,空间是可以永远不断扩大并保持大致恒定的密度的。它可以通过不断增加新物质和基本粒子自发从空间如雨后春笋般冒出来做到这一点。颗粒会再凝聚,形成星系和恒星,而这些只有在适当的速度占据空间扩张创造的额外空间时才会出现。霍伊尔的宇宙观总是无限的,从而它的大小并没有随着它的扩张而改变。它处于一种“稳定状态”。

最新发现的文件表明:很早以前,爱因斯坦就详细的阐述相同的观点。“如果物质的密度要保持不变,那么物质必须不断的形成新粒子“,他曾写道。普遍认为这一手稿是爱因斯坦1931年到加利福尼亚的旅途中写的,——部分源于这一手稿是写在美国生产的便条上的。

这一手稿储存在众所周知的耶路撒冷爱因斯坦档案馆里,而且在档案馆的网站上也可以随意浏览到——但却被错误归类为爱因斯坦另一篇论文的第一稿。当科马克,一位爱尔兰科技沃特福德理工学院的物理学家,意识到这篇稿子意味着什么的时候,说:”他差点从椅子上摔下来“。他和他的同事已经发布了这一发现,并在预印本的ARXIV的服务器上把爱因斯坦的德文原稿翻译成了英文,并向欧洲物理学杂志投递了这一稿件。

西蒙·米顿,该研究的研究员,是英国剑桥大学的科学史学家,2005时曾写过一本弗雷德·霍伊尔的自传《生命科学》,说:”这一发现证实霍伊尔不是一个怪人“。他曾参与过物理界关于该问题的辩论。

尽管霍伊尔的模型最终被天文观测踢出出局,它至少说明了在数学上,这一问题是一直存在的,颠覆了爱因斯坦的广义相对论为物质自发产生提供了一个可能存在的理论机制。爱因斯坦未发布的手稿表明,起初,他认为,这种机制无需修改可由他的原创性理论产生。但随后他意识到,他在计算中犯了一个错误,当他要纠正它时,用不同颜色的笔做了标记,他可能认为,这一想法行不通,所有就搁置了。

这份手稿可能起于一时兴起,随即兴奋写下,但随后作者发现自己被自己愚弄了,就没有写下去的欲望了,新泽西州普林斯顿大学的宇宙学家詹姆斯·皮布尔斯推测道。此后似乎没有记录写道爱因斯坦曾再次提到这些计算。

但爱因斯坦曾尝试使用稳态概念的事实,说明,在他首次发现大爆炸理论之后,他就一直不赞同大爆炸理论。当天文学家发现宇宙膨胀的证据时,爱因斯坦不得不放弃对静态宇宙的坚持,稳态宇宙成为下一个最佳选择,O’Raifeartaigh 和他的合作者说。

黑尔格 Kragh, 丹麦奥胡斯大学的科学史学家,也同意这种说法,他说:该手稿说明,虽然爱因斯坦接受了拓展空间的理论,但是他并不满意宇宙随时变化的这种理论。

 

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