簡(jiǎn)介
喬治·愛(ài)德華·勒梅特 (1894.7.17-1966.6.20) 比利時(shí)天文學(xué)家和宇宙學(xué)家。他提出現(xiàn)代大爆炸理論。該理論認(rèn)為宇宙開(kāi)始于一個(gè)小的原始“超原子”的災(zāi)變性爆炸。
第一次世界大戰(zhàn)期間,勒梅特作為土木工程師在比利時(shí)軍隊(duì)中擔(dān)任炮兵軍官。戰(zhàn)后進(jìn)入神學(xué)院并于1923年接受神職,擔(dān)任司鐸。1923-1924年間在劍橋大學(xué)太陽(yáng)物理實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí),后到美國(guó) 麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí),在那里他了解了美國(guó)天文學(xué)家E.P.哈勃的發(fā)現(xiàn)和H.沙普利有關(guān)宇宙膨脹的研究。
在1927年任盧萬(wàn)大學(xué)天體物理學(xué)教授時(shí),勒梅特提出勒梅特宇宙模型,用這一理論,星系的退行可在愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論框架內(nèi)得到解釋。雖然宇宙膨脹模型已早有人提出過(guò),但經(jīng)伽莫夫修改過(guò)的勒梅特理論在宇宙論中已居于主導(dǎo)地位。
勒梅特根據(jù)施瓦西度規(guī)(Schwarzschild vacuum solution)通過(guò)坐標(biāo)變換得到勒梅特度規(guī),這是一個(gè)引力作用下的自由下落度規(guī)。這個(gè)度規(guī)是勒梅特宇宙模型的基礎(chǔ)。其后羅伯遜與沃克發(fā)展了勒梅特度規(guī),得到更高維度(三維)對(duì)稱的羅伯遜-沃克度規(guī),作為伽莫夫提出的大爆炸宇宙模型的度規(guī)基礎(chǔ)。
勒梅特還研究過(guò)宇宙射線和三體問(wèn)題,三體問(wèn)題是用數(shù)學(xué)方法描述三個(gè)互相吸引的物體在空間中的運(yùn)動(dòng)。 勒梅特的主要著作有《論宇宙演化》(1933)和《原始原子假說(shuō)》(1946)。
重要貢獻(xiàn):提出有關(guān)宇宙起源的大爆炸理論。
生平
勒梅特1894年出生于比利時(shí)的沙勒羅伊,曾在比利時(shí)魯芬大學(xué)學(xué)習(xí)建筑工程專業(yè),后參軍服役,在第一次世界大戰(zhàn)期間擔(dān)任炮兵軍官,曾榮獲比利時(shí)十字軍勛章。
第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,勒梅特回到魯芬大學(xué),并在1920年取得博士學(xué)位,1923年接受神職成為神父。這期間,他利用比利時(shí)政府提供的獎(jiǎng)學(xué)金曾先后訪問(wèn)了英國(guó)劍橋大學(xué)、美國(guó)哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院,在那里勒梅特了解到哈勃、沙皮羅等人正在進(jìn)行的工作。
1927年,勒梅特返回魯芬大學(xué)教授天體物理學(xué)。同年,勒梅特發(fā)表了愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程的一個(gè)嚴(yán)格解,這個(gè)解后來(lái)被稱為弗里德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規(guī),并由此指出宇宙是膨脹的,最初起源于一個(gè)“原始原子”的爆炸。當(dāng)時(shí)俄國(guó)數(shù)學(xué)家弗里德曼也發(fā)表了同樣的結(jié)果,但勒梅特并不知道弗里德曼的工作。
1931年,英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓請(qǐng)人將其譯成英文發(fā)表,很快引起轟動(dòng)。
1966年,勒梅特在魯芬逝世。
人物貢獻(xiàn)
1927年,勒梅特發(fā)表了阿爾伯特.愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論方程式的解,這個(gè)解指出宇宙是膨脹的;它實(shí)質(zhì)上與幾年前亞力山大.弗里德曼的發(fā)現(xiàn)相同,但勒梅特當(dāng)時(shí)并未獲悉弗里德曼的工作。與弗里德曼不同的是,勒梅特特別指出星系可能是能夠顯示宇宙膨脹的“試驗(yàn)粒子”。
這篇論文當(dāng)時(shí)幾乎沒(méi)有引起人們的注意(它發(fā)表在一家很不出名的刊物上),直到亞瑟?愛(ài)丁頓知道了這篇文章并請(qǐng)人將它譯成英文發(fā)表在 1931年的《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》上,才引起了轟動(dòng),而這已經(jīng)是在宣布發(fā)現(xiàn)了星系紅移和距離之間的關(guān)系( 哈勃定律)之后了。此后,勒梅特提出了宇宙起源于一個(gè)u2018原始原子u2019的思想,這個(gè)原始原子是只比太陽(yáng)大30倍左右卻含有我們今天所見(jiàn)宇宙中全部物質(zhì)的球。這個(gè)球像一個(gè)不穩(wěn)定原子核的裂變那樣發(fā)生爆炸(過(guò)去200億到600億年間的某個(gè)時(shí)刻以前)而創(chuàng)造了膨脹的宇宙;所有這些最后都總結(jié)在他的著作《原始原子假說(shuō)》( 1946年發(fā)表)中。
這是第一次試圖從科學(xué)上說(shuō)明導(dǎo)致宇宙開(kāi)始膨脹的創(chuàng)造事件,雖然勒梅特的思想對(duì)1930年代大多數(shù)天文學(xué)家的觀點(diǎn)沒(méi)有很大的影響,但他成功地在廣大聽(tīng)眾中普及了關(guān)于原始原子(或u2018宇宙蛋u2019)的見(jiàn)解。當(dāng)喬治?伽莫夫和他的同事在1940年代開(kāi)始發(fā)展大爆炸思想時(shí),他們比勒梅特更多地按照弗里德曼(伽莫夫過(guò)去的老師)的傳統(tǒng)進(jìn)行研究,不過(guò)勒梅特終其余生一直是大爆炸思想的堅(jiān)定支持者,并親眼看到它被接受為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型。
相關(guān)事件
勒梅特剛剛開(kāi)始研究宇宙時(shí),絕大多數(shù)科學(xué)家相信宇宙已經(jīng)存在了無(wú)限時(shí)間,而且整體形態(tài)基本保持未變。也就是說(shuō),宇宙恒古以來(lái)一直存在。從 伊薩克·牛頓(Isaac Newton)到 阿爾伯特·愛(ài)因斯坦(Albert Einstein),所有的科學(xué)家似乎都在確認(rèn)一點(diǎn):宇宙一直存在,且維持著恒定不變的狀態(tài)。
然而勒梅特沒(méi)有聽(tīng)信前言。他轉(zhuǎn)到劍橋進(jìn)行研究,重新審視了愛(ài)因斯坦的 廣義相對(duì)論,并贊成其中的一些觀點(diǎn),即宇宙不是在收縮,就是在膨脹。但是,愛(ài)因斯坦在其理論中加入了一個(gè)宇宙常數(shù),以使其方程式能在恒定的宇宙條件下成立,對(duì)此勒梅特持有異議。勒梅特得出的結(jié)論是,宇宙處于不斷膨脹的過(guò)程中。
勒梅特持此觀點(diǎn)的原因在于,這一解釋與之前有關(guān)遙遠(yuǎn)星系光色紅移的觀察結(jié)果相吻合。勒梅特認(rèn)為,如果這些星系不斷移動(dòng)遠(yuǎn)離地球的話,那么紅移現(xiàn)象就可以得到解釋了。他于1927年發(fā)表了鹽酸結(jié)果和推理過(guò)程,但是基本沒(méi)有獲得關(guān)注。
兩年以后, 埃德溫·哈勃證明了紅移現(xiàn)象的存在。于是勒梅特把他的觀點(diǎn)準(zhǔn)備了一份副本寄給皇家天文學(xué)會(huì)成員阿瑟·愛(ài)丁頓(Arthur Eddington)這位英國(guó)天文學(xué)家意識(shí)到勒梅特的成果已經(jīng)彌補(bǔ)了觀測(cè)結(jié)果和理論之間的差距,隨后皇家天文學(xué)會(huì)于1931年出版了勒梅特論文的英文版。即便如此,大部分科學(xué)家都和愛(ài)丁頓一樣,對(duì)宇宙有起源一說(shuō)極不認(rèn)同!按蟊ā币辉~正是劍橋天文學(xué)家弗萊德·霍伊爾(Fred Hoyle)為嘲笑這一觀點(diǎn)而生造出來(lái)的。
勒梅特預(yù)測(cè)宇宙在以一種隱定的狀態(tài)膨脹,但這就意味著,宇宙膨脹的速度太快,恒星和行星都來(lái)不及生成。為了解決這個(gè)問(wèn)題,勒梅特采用愛(ài)因斯坦的宇宙常數(shù)的一個(gè)變體來(lái)加速宇宙的膨脹。愛(ài)因斯坦本人對(duì)此本不以為然,他早已把這個(gè)常數(shù)作為他職業(yè)生涯的最大錯(cuò)誤給予摒棄,極不情愿見(jiàn)到有人舊事重提。然而,1964年,新澤西貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn),無(wú)論他們把射電望遠(yuǎn)鏡指向哪一點(diǎn),都會(huì)收到同一個(gè)短波的干擾,一讀得出一個(gè)著名的結(jié)論,熱為此干擾是由于鴿子糞不斷滴在射電望遠(yuǎn)鏡上形成的。最終,物理學(xué)家阿諾·彭澤斯(Arno Penzias)認(rèn)識(shí)到,這個(gè)背景的短波干擾其實(shí)是大爆炸的遺留物。
勒梅特聽(tīng)到這個(gè)發(fā)現(xiàn)時(shí)正躺在一家醫(yī)院里,剛從一次突發(fā)性心臟病中恢復(fù)過(guò)來(lái)。到兩年后去世時(shí),勒梅特已經(jīng)可以確信,自己的理論是成立的。
大爆炸理論
有關(guān)宇宙起源的一種理論,認(rèn)為宇宙的膨脹子太古時(shí)代的大爆炸而起。 “大爆炸宇宙論 ”認(rèn)為: 宇宙是由一個(gè)致密熾熱的 奇點(diǎn)于137億年前一次大爆炸后 膨脹形成的 。 1929年,美國(guó)天文學(xué)家哈勃提出 星系的紅移量與星系間的距離成正比的 哈勃定律,并推導(dǎo)出星系都在互相遠(yuǎn)離的宇宙膨脹說(shuō)。