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爱因斯坦的错误 原文：Steven Weinberg 翻译：葛韶锋 原文网址：/vol-58/iss-11/p31.html 科学和其它追求真理的道路之间的差 在于，科学能够认识到即使是最伟大的参与者有时也是会犯 错误的。 · 阿尔伯特爱因斯坦是当之无愧的二十世纪最伟大的科学家，是有史以来最伟大的科学 家之一。谈论这样一个伟大人物犯错看起来是十分放肆的，特别是在这纪念他一百年前激情 创造的时刻。但是领袖科学家们所犯的错误比起他们的成功来，常常能够更好地提供对于当 1] 时他们所处时代的精神和环境的认识 。同时，对于我们这些犯过科学错误的人来说，认识 到即使是爱因斯坦也曾经犯过错误，多少会感到一丝安慰。而更重要的是，通过展示我们认 识到的最伟大科学家所犯的错误，可以给那些沿着其它路径追求真理的人们以警示。我们认 识到，最重要的科学先驱们并非先知者，他们留下的文字不应该被当作绝对正确的指南， 他们只是为我们现在获得对自然的更深入理解作了铺垫的伟大的人物而已。 宇宙学常数 一提到爱因斯坦所犯的错误，人们大概立即就会想到爱因斯坦引入的宇宙学常数 Cosmological Constant （ ）——这被爱因斯坦自己声称这是他一生中所犯的最大错误 （这是 在他和伽莫夫的谈话中提出来的）。当爱因斯坦完成了描述空间、时间和引力的理论——广 General Relativity 1917 义相对论 （ ）——之后，也就是在 年，他开始考虑整个宇宙的时空 结构。然后他遇到了一个问题。爱因斯坦在当时认为，在适当地考虑了许多星体的平均效果 之后，宇宙应该是均匀并且是静止的；但是广义相对论的方程看起来似乎并不允许存在这 样的一个宇宙解：其中的物质均匀地分布并且不随时间演化。于是爱因斯坦就修改了他的方 程，在方程中引入了新的一项，其中涉及到一个称为宇宙学常数的量。随后的观测发现，宇 宙并不是静态的，而是在不断地膨胀。由此，爱因斯坦开始后悔他当初不应该在他最初的理 论中毫无必要地加入这一项。他错过了预言宇宙膨胀的绝好机会，这大概也让他十分地懊恼。 实际上，这个故事中涉及到几个错误，它们搅在一起，并不是爱因斯坦当时他认为所 犯的那个错误。首先，我并不认为应该将爱因斯坦假设宇宙是静态的算作是他的错误。几乎 毫无例外地，理论学家们认为世界就是观察者（实验学家）们看到的那样。在 1917 年，当 时观察到的星体的速度相对较低，这时不可能观测到宇宙的膨胀，从而使得认为宇宙是静 态的就 得不可抗拒。所以当Willem de Sitter 于1917 年提出替代爱因斯坦方程的替代方程 时，他很小心地选择了度规张量（Metric Tensor ）不随时间 化的坐标。然而，这些坐标的 物理意义是不明显的，de Sitter 的宇宙学得出的宇宙解并不是静态的——也就是说在他的 模型中的物质粒子相互之间加速远离——这在当时被认为是理论很大的一个缺陷。 毫无疑问，当Vesto Melvin Slipher 于上世纪的最初十年间观测到 “漩涡星云”光谱的 Redshift Doppler 时候，就已经发现红移 （ ）占优势，这可以用宇宙膨胀中的多普勒效应 （ Effect ）来解释，但是当时甚至没有人知道 “漩涡星云”是什么；直到Edwin Hubble 于 1923 Cepheid Variable 年发现仙女座星云中暗淡的造父 星 （ ），人们才搞清楚 “漩涡星云 ”是遥远的星系——远离我们所处的星系之外的星体集团。我不知道，到1917 的时候爱因 斯坦是否听说过Slipher 的红移，但是无论如何他至少十分了解其它的一种能造成红移的情 况：引力场。应该得到公认的是，Arthur Eddington——他在第一次世界大战的时候就从de Sitter