图:佚名,1930(公有领域)
乔治·勒梅特
Georges Lemaître1894–1966 · 生于比利时沙勒罗瓦 · 比利时
一位神父比哈勃早两年算出宇宙在膨胀,论文发在没人看的期刊上
「我们可以把宇宙的开端设想成一个独一无二的原子,它的原子量等于整个宇宙的质量。」
—— 《从量子理论看世界的开端》,《自然》1931 年 5 月 9 日,据英文原文意译
1927 年,一位比利时神父在一份几乎没人读的期刊上发表了一篇论文。他从爱因斯坦的场方程出发,证明宇宙不可能是静止的,并算出遥远星系应当以正比于距离的速度退行——他还用当时有限的观测数据估出了那个比例系数。
两年后,哈勃在威尔逊山用一百英寸望远镜测出了同一条关系,全世界为之震动。
炮兵、神父、宇宙学家
勒梅特 1914 年因一战中断学业入伍,在炮兵部队打了四年仗,得过嘉奖。战后他回学校读完数学物理,1923 年晋铎成为天主教神父——同一年,他去剑桥跟爱丁顿学天体物理。
他的双重身份在当时并不像今天听起来那么违和,但也确实带来麻烦:后来有人怀疑他提出宇宙有个开端,是因为《创世记》。这个指控他一生都在否认,而且他的做法一贯是把两件事分开的。
爱因斯坦:「你的物理糟透了」
1927 年索尔维会议上,勒梅特找机会向爱因斯坦当面讲了自己的结果。爱因斯坦的回答很不客气:你的计算是对的,但你的物理糟透了。
爱因斯坦不喜欢膨胀的宇宙。他 1917 年往方程里加进宇宙常数,正是为了让宇宙保持静止——他后来称之为一生最大的错误。勒梅特指出,那个静止解是不稳定的:轻轻一碰,宇宙就会开始膨胀或者塌缩,静止不可能长久维持。
1933 年爱因斯坦在加州听完勒梅特的报告,态度完全变了,说这是他听过的关于创生最美妙、最令人满意的解释。
少了一段的译文
1931 年,爱丁顿意识到勒梅特 1927 年那篇论文的分量,安排把它译成英文发表在《皇家天文学会月报》上。
奇怪的是,译文里少了一段——恰恰是勒梅特估算比例系数的那一段。多年里有人怀疑这是英语世界为哈勃争功。2011 年,天文学家利维奥在皇家天文学会的档案里找到了勒梅特本人的信:删节是勒梅特自己做的。他的理由是,哈勃 1929 年的数据比他 1927 年用的好得多,重复一个已经被更好数据取代的估算没有意义。
2018 年,国际天文学联合会投票把「哈勃定律」更名为「哈勃-勒梅特定律」。
原初原子
1931 年他在《自然》上把这条路走到了尽头:膨胀既然在进行,把片子倒着放,物质总有一刻是挤在一处的。他给那个起点起名「原初原子」——整个宇宙的质量压成一个量子,它裂开的那一下,就是时间与空间的开端。
这在当时听起来很荒唐。霍伊尔在广播里嘲讽它是「大爆炸」(Big Bang),这个带贬义的绰号最后成了正式名称。
1951 年教宗庇护十二世公开宣称大爆炸理论证实了《创世记》的创世叙述。勒梅特立刻通过渠道劝阻——他认为物理学理论既不能证明也不能否证神学命题,把两者混为一谈对双方都是伤害。教宗此后不再提这个说法。
1964 年彭齐亚斯与威尔逊偶然测到宇宙微波背景辐射,那是大爆炸留下的余晖,是这个理论最有力的证据。勒梅特在去世前不久得知了这个消息。
代表方程
星系退行速度与距离成正比
勒梅特 1927 年就从广义相对论推出了这条关系,并用当时的观测数据估出了系数,比哈勃 1929 年的论文早两年。2018 年国际天文联合会把它更名为「哈勃-勒梅特定律」。
弗里德曼-勒梅特方程
描述宇宙尺度因子怎样随时间变化。爱因斯坦当初加进宇宙常数 Λ 是为了让宇宙静止;勒梅特指出这个静止解不稳定,宇宙只能膨胀或收缩。
伟大发现
出处
正文所据的原始文献与可靠二手材料。带链接的可直接查看原文。
- 1.勒梅特《一个质量恒定、半径增长的均匀宇宙,用以解释河外星云的径向速度》,《布鲁塞尔科学学会年鉴》A 辑第 47 卷第 49 页(1927)
- 2.上文的英译本,《皇家天文学会月报》第 91 卷第 483 页(1931)——即删去了比例系数估算的那一版
- 3.勒梅特《从量子理论看世界的开端》,《自然》第 127 卷第 706 页(1931)