宇宙学中的超光速
宇宙学中常听到有“超光速”之事,比如宇宙膨胀的速度,就是超光速的。大家都知道速度等于距离除时间,要了解宇宙膨胀中的超光速,必须首先理清楚宇宙学中距离和时间的概念。
物理宇宙学是一门年轻的科学。尽管从远古时代开始,人们就对茫茫宇宙充满了猜测和幻想,但是将我们这个浩瀚宏大独一无二(?)的宇宙作为一个物理系统来研究,继而形成了一门现代科学,却只是近100年左右的事情。这个推动力来自理论和实验两个方面:爱因斯坦的广义相对论和哈勃的天文观测结果。
爱因斯坦建立了广义相对论之后,便雄心勃勃地要把它应用来研究这个世界上最大的系统-宇宙。那时候有一个苏联物理学家,叫做亚历山大·弗里德曼(AlexanderFriedmann,1888年-1925年),是后来大爆炸学说提出者伽莫夫的老师。弗里德曼的想法与爱因斯坦不谋而合,也想应用广义相对论于宇宙,他在1924年一篇文章中,导出了引力场方程的一个动力学解,适合应用于均匀而各向同性的宇宙。于是,他写信告诉爱因斯坦,根据他的结果,宇宙要么收缩,要么膨胀,不会总是维持稳恒不变的状态。但爱因斯坦并不喜欢这个结论,他更相信一个稳恒静态的宇宙图像,他仍然坚持使用他不久前在场方程中加进的宇宙常数一项,其目的便是为了得到一个稳态宇宙解。不过,天文的观察事实却与爱因斯坦的愿望相反,过了几年之后便传来哈勃的断言:宇宙正在膨胀!爱因斯坦感到此事非同小可,接着便亲临南加州的威尔逊天文台现场。与哈勃等交谈之后,爱因斯坦后悔莫及,赶快声明要撤回那个他认为是他“最大错误”的宇宙常数添加项。可惜弗里德曼这时候早已去世,没能听到这个他的理论得以证实的好消息,他1925年37岁时在一次乘气球飞行中因感冒导致肺炎而死。
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