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第9章宇宙常数理论（第2页）

早先让宇宙项复活的却不是处理大宇宙尺度的相对论，而是处理小尺度世界的量子力学，但是宇宙项最令人惊讶的地方在於，即使爱因斯坦没有因为一时困惑而将它引进理论之中，我们现在也了解到它的存在似乎还是无法避免。

现今宇宙项复活的原因不在处理最大尺度宇宙的相对论，而在於量子力学，这个最小尺度世界的物理，我们对於宇宙项的崭新观点和爱因斯坦的不同。

他原先的方程式（Gμν=8πGTμν）联系了空间的曲率（Gμν）和物质与能量的分布（Tμν），其中的G是界定重力强度的牛顿常数，。

当爱因斯坦加进宇宙项时，他把它放在方程式的左边，认为宇宙项是空间的性质〈意义改变了〉，但是如果我们把它移到方程式的右边，意义就完全不一样，它代表了一种怪异的新型能量密度，

6宇宙常数之引力场

（1）哈勃定律1929年﹐哈勃发现星系红移的哈勃定律﹐确定静态宇宙模型与实际不符。但有些学者﹐如爱丁顿﹑德西特﹑泽尔多维奇则认为宇宙常数可能有新的物理意义﹐不宜轻易抛弃。目前﹐学者们对宇宙常数的看法并不一致﹐有的认为是正值﹔有的认为是负值﹔有的认为是常数﹔有的则认为它随时间而变化。但多数倾向于取正值﹐其物理意义可能代表宇宙真空场的能量－动量张量与可能存在于物质之间的斥力。估计宇宙常数的上限为10厘米。

（2）宙模模型odel对宇宙的大尺度时空结构、运动形态和物质演化的理论描述。又称模型宇宙。

按照宇宙大尺度结构，有两种不同的模型:

①均匀模型，即认为大尺度上物质的分布基本上是均匀各向同性的，满足宇宙学原理，另一种是等级模型，认为天体的分布是逐级成团的，物质分布在任何尺度上都具有非均匀性。按照运动形态，也有两种模型。

②把红移解释为系统性运动，各种膨胀宇宙模型都属于此类。另一种则把红移解释为另外的机制。按照演化来区分，则有演化模型和稳恒态模型。

前者认为宇宙大尺度上的物质分布和物理性质随着时间有明显的变化，后者则认为宇宙的基本特征不随时间变化。

在已有的各种宇宙模型中，热大爆炸宇宙模型最有影响。它解释的观测事实最多。因而，已被普遍接受。

如果在一个清澈的、无月亮的夜晚仰望星空，能看到的最亮的星体最可能是金星、火星、木星和土星这几颗行星，还有巨大数目的类似太阳、但离开我们远得多的恒星。

事实上，当地球绕着太阳公转时，某些固定的恒星相互之间的位置确实起了非常微小的变化——它们不是真正固定不动的。

而这是因为它们距离我们相对靠近一些。

当地球绕着太阳公转时，相对于更远处的恒星的背景，我们从不同的位置观测它们。

这是幸运的，因为它使我们能直接测量这些恒星离开我们的距离，它们离我们越近，就显得移动得越多。

最近的恒星叫做普罗希马半人马座，它离我们大约4光年那么远（从它发出的光大约花4年才能到达地球），也就是大约23万亿英哩的距离。

大部分其他可用肉眼看到的恒星离开我们的距离均在几百光年之内。与之相比，我们太阳仅仅在8光分那么远！可见的恒星散布在整个夜空，但是特别集中在一条称为银河的带上。

远在公元1750年，就有些天文学家建议，如果大部分可见的恒星处在一个单独的碟状的结构中，则银河的外观可以得到解释。

碟状结构的一个例子，便是今天我们叫做螺旋星系的东西。只有在几十年之后，天文学家威廉?赫歇尔爵士才非常精心地对大量的恒星的位置和距离进行编目分类，从而证实了自己的观念。

即便如此，这个思想在本世纪初才完全被人们接受。

1924年，我们现代的宇宙图象才被奠定。

那是因为美国天文学家埃得温?哈勃证明了，我们的星系不是唯一的星系。

事实上，还存在许多其他的星系，在它们之间是巨大的空虚的太空。为了证明这些，他必须确定这些星系的距离。

这些星系是如此之遥远，不像邻近的恒星那样，它们确实显得是固定不动的。所以哈勃被迫用间接的手段去测量这些距离。

众所周知，恒星的表观亮度决定于两个因素：多少光被辐射出来（它的绝对星等）以及它离我们多远。

对于近处的恒星，我们可以测量其表观亮度和距离，这样我们可以算出它的绝对亮度。相反，如果我们知道其他星系中恒星的绝对亮度，我们可用测量它们的表观亮度的方法来算出它们的距离。

哈勃注意到，当某些类型的恒星近到足够能被我们测量时，它们有相同的绝对光度；所以他提出，如果我们在其他星系找出这样的恒星，我们可以假定它们有同样的绝对光度——这样就可计算出那个星系的距离。

如果我们能对同一星系中的许多恒星这样做，并且计算结果总是给出相同的距离，则我们对自己的估计就会有相当的信赖度。

埃得温?哈勃用上述方法算出了九个不同星系的距离。现在我们知道，我们的星系只是用现代望远镜可以看到的几千亿个星系中的一个，每个星系本身都包含有几千亿颗恒星。

一个螺旋星系的图，从生活在其他星系中的人来看我们的星系，想必也是类似这个样子。我们生活在一个宽约为10万光年并慢慢旋转着的星系中；在它的螺旋臂上的恒星绕着它的中心公转一圈大约花几亿年。

我们的太阳只不过是一个平常的、平均大小的、黄色的恒星，它靠近在一个螺旋臂的内边缘。我们离开亚里士多德和托勒密的观念肯定是相当遥远了，那时我们认为地球是宇宙的中心！

恒星离开我们是如此之远，以致使我们只能看到极小的光点，而看不到它们的大小和形状。这样怎么能区分不同的恒星种类呢？对于绝大多数的恒星，只有一个特征可供观测——光的颜色。

牛顿发现，如果太阳光通过一个称为棱镜的三角形状的玻璃块，就会被分解成像彩虹一样的分颜色（它的光谱）。

将一个望远镜聚焦在一个单独的恒星或星系上，人们就可类似地观察到从这恒星或星系来的光谱线。