誤信宇宙靜止加「常數」 天文望遠鏡確認宇宙膨脹
客觀驗證是科學重要一部分
幾星期前提及愛因斯坦（Albert Einstein）這位家傳戶曉的物理學家。有人說他是神人，而他好像也成為了電影、電視中瘋狂科學家的經典形象。
今次要跟大家分享愛因斯坦一個舉世聞名的錯誤（他自己也將之稱為「生命中最大的錯誤（biggest blunder of life）」）。當然這樣做不是為了要說他的壞話，而是因為這個「愛因斯坦犯錯了」的故事有點兒曲折，還開展了物理學研究的新一頁呢。
廣義相對論解水星「不聽話」
故事開始於20世紀初期。當時的學者們應用牛頓（Isaac Newton）的萬有引力理論，看來已經掌握了星體運動背後的原理了。尤其是在19世紀中期，科學家們還利用牛頓的理論成功預測了海王星的存在，準確地指出了它的軌跡。然而，水星卻不是那麼「安分守己」: 它的部分軌跡就是不能被牛頓的理論解釋。
對於這個問題，愛因斯坦採用了一個新的出發點：力是不存在的，各種物體以不同形式移動，是因為時空被附近的能量扭曲了。這個思想框架導引出的廣義相對論（General Relativity），成功解釋了水星「不聽話」的軌跡，但是卻又令愛因斯坦苦惱不已：倘若把廣義相對論應用於宇宙之上，會引導出宇宙在膨脹的結論。
愛氏「深信」宇宙靜止
愛因斯坦對此不以為然，因為他深信，宏觀上來說，宇宙應該是靜止不變的，而不應該在逐漸膨脹。為了解決這個問題，他在廣義相對論的方程式中，加入了一個常數（常數者，恒常不變之數也；說穿了，就是一個普普通通的數字）。這個數字，被稱為「宇宙常數」（Cosmological Constant）。在廣義相對論的方程式中，它就好比一個新的吸引力來源，把本來極欲自我膨脹的宇宙「吸住」，因而達至平衡，造成一個靜止不動的宇宙。
哈勃及夥伴證改動多餘
很不幸地，愛因斯坦的這個改動看來好像是多餘了。著名天文學家哈勃（Erwin Hubble）在1929年發表了一項研究結果：利用位於美國加州威爾遜山天文台（Mount Wilson Observatory）直徑100吋的望遠鏡，哈勃和他的科學夥伴發現，大部分星體都在離地球而去，而且和地球距離愈遠的，跑得愈快。這個現象，正好就可以用「宇宙在膨脹」來解釋。
既然「膨脹的宇宙」正在現實中發生，根本就沒有什麼大問題，那麼在廣義相對論中加入宇宙常數，就變得毫無意義了。對此，愛因斯坦後來也承認， 這是他「生命中最大的錯誤」。 ■張文彥博士
小 結
科學家也是人，科學探究也無可避免地摻進了個人觀感和偏好，就連著名的科學家愛因斯坦也不例外。幸而科學探究本身包含了客觀驗證，促使我們將主觀感覺和客觀事實分開。
不過，宇宙常數的故事，其實並未完結：現今的科學家反而是在熱烈討論宇宙常數。這個故事的後續發展，下次再來和大家分享。
作者簡介：香港大學土木及結構工程學士。短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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