牛頓，愛因斯坦，他們的宇宙論至今起了什麼作用？科學頭條網

2019-09-11 20:36:49 天文在線

天文學中可能沒有其他主題比宇宙學更加令人激動或是有爭議性了。事實上，歷史上每個文化關於自己的宇宙論都存在爭議，嘗試去解釋宇宙和其中生命的存在。在17世紀的第一個十年之前，人們關於宇宙的看法侷限於眼睛看到的東西。但當望遠鏡被髮明時，一切都改變了。

圖解：理論上抽象的大爆炸創造了137億年前的宇宙© iStockphoto/Gramper

人類歷史上第一次瞥見宇宙的宏偉規模中充滿了許許多多的物體。儘管一些人馬上把這個新的“儀器”當做魔鬼的傑作，但其他人卻認識到了它的重要性而且開始用它去探索天空。現在，天文學家繼續為了我們的宇宙學而研究，用更大更好的望遠鏡，飛行器和計算機，希望能夠捕捉大爆炸和遠處事物的本質。毫無疑問現在的宇宙論會被一些未來的宇宙論改變，這正是科學的運作方式。但現在我們和所有我們之前好奇的祖先一樣，為了最終問題的答案去探索天空。

宇宙學的定義

宇宙學這一術語是古希臘詞語“cosmologia”（有序或有序的安排）和“logos”（原因或計劃）的合成詞。這一領域的研究集中在分析整個宇宙而且是三個思想領域：哲學，宗教和科學的主題。不過本篇文章只討論關於宇宙學的科學思維模式。

關於科學宇宙學

在科學界，宇宙學也被認為是物理宇宙學。這一領域人們的研究關心宇宙的起源，它的本質，和他隨著時間的演變。最早的宇宙學家只研究太陽系的物理力學，例如行星和恆星如何運動和相互作用。幾個理論被如亞里士多德，薩摩斯的阿利斯塔克斯和托勒密等哲學家發展起來。

也許最知名的幾個關於“天體”力學理論來自托勒密和哥白尼。托勒密提出地球是宇宙的中心且天空中的其他一切都圍繞著它。托勒密的體系使星球具有以完美的圓形路徑繞太陽系旋轉的特色，並且利用本輪解釋了天體如何關於地球和其他天體移動。

不太知名的印度，希臘和穆斯林學者爭論太陽而不是地球才是宇宙的中心。然而，直到16世紀天文學家哥白尼利才用它的論文詳細闡述了他的日心說來支持這一觀點。很多科學界的人認為這是天文學歷史上出現的最重大的事件。

艾薩克·牛頓爵士

也許最著名的是激勵了他的引力理論的“蘋果事件”，艾薩克·牛頓爵士發表了他的專注數學原理，此外，還為開普勒的行星理論原理提供了力學基礎。他的引力理論解決了行星之間的相互作用的矛盾。儘管他稱之為“萬有引力”，牛頓卻只把它運用到了太陽系。直到阿爾伯特·愛因斯坦出現，提出提出他的數學公式可以適用於整個宇宙。

圖解：刻於1833年的以這位科學家，艾薩克·牛頓為特徵的版畫。牛頓生活在1642到1727年。© iStockphoto/Traveler1116

銀河曾一度被當做是宇宙，然而希伯·D·柯蒂斯推理被觀察的窩狀星雲是獨立的恆星系統。愛德文·哈勃在1923到1924年觀察仙女座星系新星的時候堅信在我們的星系外有更大的空間。

然而，那時人們仍舊認為宇宙是靜止的，但即使是這樣的信念也在幾年後受到了挑戰。首先，宇宙的模型使用了一個愛因斯坦創造的宇宙論的常量，表明了宇宙正在膨脹。哈勃在1929年注意到來自遙遠星系的光遠離了銀河，為這一觀點提供了支持。

阿爾伯特·愛因斯坦

1917年，阿爾伯特·愛因斯坦發佈了一篇名為“廣義相對論理論的宇宙學思考”的論文，最終確定了他的引力理論。很多研究宇宙學的人認為這是現代科學宇宙學的開端，它啟發了那時研究宇宙的人們，如卡爾施瓦茲希爾德，威利姆·德·錫特，和亞瑟·愛丁頓去研究愛因斯坦相對論的意義。

圖解：印度阿爾伯特·愛因斯坦郵票© iStockphoto/Traveler1116

儘管愛因斯坦的理論支持了一個不斷變化和膨脹的宇宙，他仍舊相信Harlow Shapely，一位來自威爾遜山的天文學家所說的關於宇宙的：宇宙是個靜止的的地方，只有銀河系。為了使他的理論和他所相信的結合在一起，愛因斯坦將宇宙常數添加到他的公式中，以確保模型保持不變。幸運的是，他後來改變了自己的想法。稱這個常數是個巨大的錯誤，他否認了這一點。

我們現在的大爆炸理論起源於1931年一個比利時牧師喬治·勒梅特雷的一個推測：過去宇宙的創造性事件可能是它擴大的原因。他推理宇宙起源於一個為了持續擴大到現代的雞蛋。然而還有很多人關於大爆炸假說創造出了競爭理論，羅伯特·威爾遜和阿爾諾·彭齊亞斯在1964年發現的宇宙微波背景輻射消除了很多這樣的理論。