写在前面的话：很久没更新了，一个原因是最近保密认证时期比较忙，另一个原因是因为我发现我的文章被很多人莫名其妙的在其他平台原原本本的抄袭了（比如网络毒瘤的百度，旗下的百家号等等），我将问题反馈至头条，但是头条让我自己解决。我想说的是，作者一个字一个字的打出来写出来不容易，请尊重我的劳动，在把文章抄过去之后请注明作者（头条号：大卢讲物理），谢谢。今天我们要讲的是宇宙常数这个谜一样的东西。
牛顿力学建立以后，宇宙结构的早期模型基本上被淘汰了。早期宇宙模型无论在古中国还是古希腊，都认为宇宙是有限的、有边界的。但这种模型会得到一个悖论：有限有界就意味着存在边界以外，而“宇宙”本身就是“囊括一切”的，没有什么东西能在宇宙之外。既认为宇宙囊括一切，又认为有边界而承认宇宙还有宇宙之外，这是一个很明显的悖论。
为了解决上述悖论，牛顿和莱布尼茨主张宇宙是无限的。1692年12月10日，牛顿在给本特利牧师写的一封信中对“为什么将宇宙当作一个到处充满物质的无限容器”（头条号：大卢讲物理）作了解释：
······如果构成我们的太阳和行星的物质以及宇宙的全部物质都均匀分布于整个天空，每个质点对于其他一切质点来说都有其内在的重力，而且物质分布于其中的整个空间又是有限的，那么，处于这空间外面的物质，将由于其重力作用而趋向所有处于其里面的物质，而结果都将落到整个空间的中央，并在那里形成一个球状物体。但是，如果物质是均匀分布于无限的空间中的，那么它就绝不会只是聚集成一个物体，而是其中有些物质会聚集成一个物体，而另一些物质则会聚集成另一个物体，以致造成无数个巨大物体，它们彼此距离很远，散步在整个无限的空间中。
无限空间里有无限数量的恒星，它们均匀分布在整个空间中，每个恒星在各个方向上的受力相同，于是乎宇宙就稳定下来了。“静态宇宙”是东西方一直以来的传统看法，符合自古到牛顿所有宇宙模型的基本要求。但是这带来了一个问题，如果无限空间有无限数量的恒星，则空间任意一点的引力将会趋向无限大，任意点的引力将会趋向无限大，引力势就无法确定。这也导致了我们之前讲到的“奥伯斯佯谬”，即黑夜为什么会存在。
由于上面的原因，牛顿只好认为宇宙是无限的，而星体分布在有限空间里，在讨论这样一个有限力学体系的状态、运动时，我们可以取一个参考系，引力势在无限远处称为常数。（头条号：大卢讲物理）同一时代的莱布尼茨则反对，星体一定均匀分布在整个无限的空间，即无限的空间中有无限数量的恒星。理由是如果恒星有限，则物质宇宙仍然有界。这样，问题又回归了古老的悖论上去了。
到19世纪90年代中期，德国天文学家诺依曼和希利格对牛顿的宇宙模型提出了一个新的想法。既然牛顿模型采取了在无限空间中的有限空间里分布有限星体的观点，那么除了莱布尼茨指出的困难外，牛顿又回到了原来试图躲避的困难之中：由于引力作用，宇宙会收缩。为了避免收缩，诺依曼和希利格提出：无限空间应该保留，恒星也是有限的，但在引力方程里加入一个“宇宙项”(cosmological term)λφ，这一项也称为“斥力项”。（头条号：大卢讲物理）有了斥力存在，宇宙收缩的可能性就可以被防止了。宇宙项中的 λ即为宇宙常数。但是这个观点对于莱布尼茨提出的“有限分布意味着物质宇宙有界”的问题根本无法解决。
爱因斯坦在1916年提出广义相对论后不久便转向了宇宙学，因为广义相对论本身的需要。广义相对论是一种不同于牛顿万有引力理论的理论，它们之间在基本概念上有本质上的区别。但是，绝大多数情况下由于引力场非常微弱，所以这两个理论之间的差别就非常小。也就是说广义相对论的最低一级的近似于牛顿万有引力理论完全等价，牛顿引力理论足以解决宇宙学中的大部分问题。
引力红移、光线弯曲等效应在广义相对论的第一级近似中能够表现出来，而且也得到实验验证，对广义相对论得到公众的认可起到重要作用，但是它们并不足以显示出这两个引力理论之间本质上的巨大差别。因为只有在强引力场中，两者差别才能清晰的表现出来。我们生活中的宇宙是那时唯一知道的强引力场，也就是说唯有在广阔的宇宙空间里可以充分展示广义相对论的力量。
爱因斯坦开始研究宇宙学时，有几个观点似乎与牛顿力学理论相符，也与日常经验相符（头条号：大卢讲物理）：1、宇宙的空间是无限的；2、宇宙的物质内容是有限的；3、宇宙在整体上是处于静态的；4、排斥力（宇宙常数）可以引入到引力理论中。
其中第一条，广义相对论已经给出了完全不同的答案。我们知道广义相对论需要的空间是“黎曼空间”，因此对于爱因斯坦的宇宙理论：宇宙是有限无边的。在回答“宇宙是不是静态的”问题上他的引力方程和牛顿方程是一样的，只有引力项，必然会导致宇宙的收缩，所以爱因斯坦在他的方程里也引入了一个宇宙项。开始的时候爱因斯坦也不喜欢这个宇宙常数，因为引进这一项后，原来的引力方程在美学上受到了损害，即对称性遭到破坏。但是如果没有这一项，在试图求解方程时，必然发现宇宙不是膨胀就是收缩。那时根据天文学的观测结论，无法相信宇宙会膨胀或收缩的，所以只能加入了“宇宙项”。
这个反引力与其他所熟知的力不同，它不来源于任何特殊的源，而是被纳入时空本身的结构之中，它还随两物体之间距离增大而增大，并且只取决于其中一个物体的质量。这种无源特性的力是令人十分费解的。1917年2月，爱因斯坦在《根据广义相对论对宇宙学所作的考察》一文中大胆地提出了自己的广义相对论宇宙学。
当然这篇文章中还包含了很多问题和困难，但作为一种体系理论，标志着物理学又翻开了新的一章。但他并不像提出狭义和广义相对论的时候那样有把握。一方面因为“宇宙常数”的方程破坏了引力方程的对称性。另一方面因为这个宇宙项的古怪性质让人很不放心。后来事态的发展说明了他的担心不无道理。我们下一篇接着聊。欢迎关注头条号：大卢讲物理。
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