爱因斯坦一生中的秘密（爱因斯坦这一生甩不掉的错误）

甩不掉的错误

1917年初，爱因斯坦发表了一篇后来颇令他后悔的文章，题目是《广义相对论的宇宙学探讨》。

他在这篇文章中修正了自己在一年多前费尽心思才找到的重力方程式。他在1916年初曾经向好朋友艾伦费斯特说：“想象一下，当我发现一般性的坐标协变是可能的，而且方程式可以得到水星近日点正确的运动时是多么的喜悦，有好几天我兴奋得不能自己。”爱因斯坦很有自信地认为，任何人只要了解方程式的意义，就会知道它是正确的。既然如此，他一定有不得不做的理由，才会要去更正原先优美的方程式。

爱因斯坦的动机是这样的：他原先认定宇宙应该是封闭而且静止的，因为一来宇宙“看起来”的确是静止的；二来宇宙如果是封闭的，就不需要额外的边界条件，不然“边界条件会要求选择一明确的坐标参考系，违背了相对论的精神”。

但是在封闭的宇宙中，相吸的重力终究会让所有的物质与时空都崩塌在一起，所以他无法从原来的重力方程式中解出静止且封闭的宇宙来——除非设法提供一种全新的宇宙排斥力来抵挡重力。因此，爱因斯坦就在方程式中加入了一项“宇宙项”以获得排斥力；“宇宙项”包含了一个宇宙常数，我们只要调整这个常数就可以平衡重力与宇宙排斥力，而得到静止且封闭的宇宙。

然而爱因斯坦是错的：宇宙既不静止也不必封闭。1929年，天文学家哈勃发现远处星系所发出的光有红外移的现象，

这是宇宙在膨胀的迹象。同时理论学家也发现，原先没有包含“宇宙常数项”的爱因斯坦方程式，本身就可以描述膨胀中的开放宇宙。所以爱因斯坦在《相对论的意义》一书第2版中，就说：“如果‘哈勃膨胀’在广义相对论出现的当时就已经发现，‘宇宙项’就不会被引入了。现在看起来，根本没有什么道理得在方程式中加上这么一项，因为原先唯一的动机——自然地解决宇宙问题——消失了。”爱因斯坦本来对于“宇宙项”就觉得不自在，他早在1919年时就承认过“宇宙项”严重地破坏了理论的形式之美。

因为《汤普金梦游记》《一二三……无穷大》等科普书而广为人知的名物理学家加莫，在他的自传《我的世界线》里说：“爱因斯坦多年前对我说宇宙排斥力是他一辈子所犯最大的愚蠢错误。”

如果回头反省宇宙常数的意义，我们会发现它所代表的是所谓的真空能量。这种能量的特点是它的能量密度不会随宇宙体积增加而降低，这样的特性和其他我们熟悉的能量形式，如辐射(光子)能量和一般粒子能量都不一样，这类正常的能量密度会随宇宙膨胀而下降。就是因为真空能量的性质怪异，它才能够提供不寻常的宇宙排斥力。

虽然爱因斯坦毫不犹豫地抛弃了“宇宙项”，其他人反而认为如果暂且放下主观的“美感”不论，“宇宙项”还是有其可取之处，起码它是唯一的一项可以加进爱因斯坦方程式，而不至于破坏对称性和其他已知的限制。所以天文学家托曼就认为应该把宇宙常数当成是理论参数，它的大小得由实验决定，不必急着认定它为零，而将“宇宙项”丢掉。

天文观测学家终于说话了，依据他们最新的数据，宇宙常数的确不是零。简单地说，他们观察到宇宙正在加速膨胀，证明了宇宙排斥力的存在。理论分析发现真空能量密度不但不是零，反而占了现今宇宙能量密度的最大部分——约70％!如果爱因斯坦知道这个结果，不晓得会有多么惊讶。除了真空能量的贡献，我们熟悉的能量形态只占约4％，其他25％的能量来自现在还不甚了解的所谓“暗物质”。当我们看着闪亮的星系时，得了解其实它是包裹在看不见的“暗物质”里。5年前，没有人可以想象宇宙95％以上的能量形态是我们完全不了解的。这是近年来最重要的科学发现之一，爱因斯坦“最大的错误”可能翻身变成他最大的成功吗?