宇宙要么在膨胀,要么在收缩,但不可能是静止的。为什么呢?
其实连16世纪的牛顿都意识到这一点了。因为他看到,在大尺度上起作用的力只有一种,就是引力。引力永远是相互吸引的。 对于整个宇宙来说,由于引力存在,如果没有跟它抗衡的力的话,宇宙一定会在自身的引力作用下塌缩成一个奇点。这就好像在山坡上的一个球,如果没有什么力来制止它下滑,它就一定要滑下来。
爱因斯坦也被这个问题困惑。他在当时也想不出什么好办法,就假设有一种制衡引力的东西,叫宇宙常数(COSMOLOGICAL CONSTANT).至于这个宇宙常数究竟是什么东西,他也搞不清。他当时推断这个宇宙常数在大尺度上跟引力正好抵消,结果就是一个静止的稳态宇宙。结果,没两年后EDWIN HUBBLE发现宇宙实际上是在膨胀。这个观测结果产生3中可能:
1. 没有宇宙常数,宇宙大爆炸之初的巨大能量将物质和空间以高速抛出,引力还没有来得及逆转这一趋势。就好象你往空中抛一球,这球会先上升一段,再下落。我们现在处于这一上升阶段。这个可能的推论就是,宇宙在减速膨胀。最后应该开始塌缩。
2. 没有宇宙常数,宇宙大爆炸之初的巨大能量将物质和空间以高速抛出,抛出的速度如此之高,引力永远也不可能逆转这一趋势。这就好像你用超过地球逃逸速度抛出一球,这球就会跑到太空中去,不会落回来了。这个可能的推论就是,宇宙在最开始有一段减速膨胀,现在的宇宙在匀速膨胀。
3. 有宇宙常数,宇宙大爆炸之初的巨大能量将物质和空间以高速抛出,当宇宙常数等于引力的时候,宇宙匀速膨胀。当宇宙常数大于引力的时候,加速膨胀。
爱因斯坦听到HUBBLE的观测结果后,抛弃了宇宙常数这个假设。并把它称为他这辈子最大的失败。
现在知道,宇宙确实是在加速膨胀。这说明,宇宙常数确实存在。不过现在的科学界管它叫“暗能量”。 因为它很可能不是一个常数。这个暗能量仅仅在很大的尺度上作用。在星系团内,引力仍然有绝对优势,所以无法测出暗能量的本质。