牛頓，愛因斯坦，他們的宇宙論至今起了什么作用？

wenxuefeng360 2019-09-14

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天文學(xué)中可能沒有其他主題比宇宙學(xué)更加令人激動或是有爭議性了。事實上，歷史上每個文化關(guān)于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(jì)的第一個十年之前，人們關(guān)于宇宙的看法局限于眼睛看到的東西。但當(dāng)望遠(yuǎn)鏡被發(fā)明時，一切都改變了。

人類歷史上第一次瞥見宇宙的宏偉規(guī)模中充滿了許許多多的物體。盡管一些人馬上把這個新的“儀器”當(dāng)做魔鬼的杰作，但其他人卻認(rèn)識到了它的重要性而且開始用它去探索天空?，F(xiàn)在，天文學(xué)家繼續(xù)為了我們的宇宙學(xué)而研究，用更大更好的望遠(yuǎn)鏡，飛行器和計算機，希望能夠捕捉大爆炸和遠(yuǎn)處事物的本質(zhì)。毫無疑問現(xiàn)在的宇宙論會被一些未來的宇宙論改變，這正是科學(xué)的運作方式。但現(xiàn)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(xué)的定義

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

關(guān)于科學(xué)宇宙學(xué)

在科學(xué)界，宇宙學(xué)也被認(rèn)為是物理宇宙學(xué)。這一領(lǐng)域人們的研究關(guān)心宇宙的起源，它的本質(zhì)，和他隨著時間的演變。最早的宇宙學(xué)家只研究太陽系的物理力學(xué)，例如行星和恒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(xué)家發(fā)展起來。

也許最知名的幾個關(guān)于“天體”力學(xué)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(zhuǎn)的特色，并且利用本輪解釋了天體如何關(guān)于地球和其他天體移動。

不太知名的印度，希臘和穆斯林學(xué)者爭論太陽而不是地球才是宇宙的中心。然而，直到16世紀(jì)天文學(xué)家哥白尼利才用它的論文詳細(xì)闡述了他的日心說來支持這一觀點。很多科學(xué)界的人認(rèn)為這是天文學(xué)歷史上出現(xiàn)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(fā)表了他的專注數(shù)學(xué)原理，此外，還為開普勒的行星理論原理提供了力學(xué)基礎(chǔ)。他的引力理論解決了行星之間的相互作用的矛盾。盡管他稱之為“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(xiàn)，提出提出他的數(shù)學(xué)公式可以適用于整個宇宙。

圖解：刻于1833年的以這位科學(xué)家，艾薩克·牛頓為特征的版畫。牛頓生活在1642到1727年。

銀河曾一度被當(dāng)做是宇宙，然而希伯·D·柯蒂斯推理被觀察的窩狀星云是獨立的恒星系統(tǒng)。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?nèi)耘f認(rèn)為宇宙是靜止的，但即使是這樣的信念也在幾年后受到了挑戰(zhàn)。首先，宇宙的模型使用了一個愛因斯坦創(chuàng)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(yuǎn)星系的光遠(yuǎn)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(fā)布了一篇名為“廣義相對論理論的宇宙學(xué)思考”的論文，最終確定了他的引力理論。很多研究宇宙學(xué)的人認(rèn)為這是現(xiàn)代科學(xué)宇宙學(xué)的開端，它啟發(fā)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。

盡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(xué)家所說的關(guān)于宇宙的：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(jié)合在一起，愛因斯坦將宇宙常數(shù)添加到他的公式中，以確保模型保持不變。幸運的是，他后來改變了自己的想法。稱這個常數(shù)是個巨大的錯誤，他否認(rèn)了這一點。

我們現(xiàn)在的大爆炸理論起源于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(chuàng)造性事件可能是它擴大的原因。他推理宇宙起源于一個為了持續(xù)擴大到現(xiàn)代的雞蛋。然而還有很多人關(guān)于大爆炸假說創(chuàng)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(fā)現(xiàn)的宇宙微波背景輻射消除了很多這樣的理論。

宇宙論的轉(zhuǎn)化

宇宙論曾一度被認(rèn)為是推測性科學(xué)，現(xiàn)在，由于WMAP和COBE衛(wèi)星對背景輻射的精確觀測，宇宙論被當(dāng)做了預(yù)測科學(xué)。這些觀察順應(yīng)了阿蘭·古斯，一位在1981年提出宇宙膨脹想法的美國物理學(xué)家的預(yù)測。這個版本的大爆炸理論解釋了宇宙是如何擴展的，而且解決了很多其他有問題的領(lǐng)域。