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推導出擴張的宇宙:勒梅特誕辰 │ 科學史上的今天:07/17

科學史上有許多重要的理論與技術並非由世人熟知的科學家最先創立,最早的發現者與發明者其實另有其人,只是因為語言問題或身處科學傳播的邊陲地帶才不為人知,比利時的勒梅特(Georges Lemaître, 1894-1966)即是一例。

勒梅特 1920 年自魯汶天主教大學取得博士學位,1923 年成為神父,但他並未馬上在教會任職,而是先到劍橋大學跟隨愛丁頓研究天文學與最新的宇宙學理論;愛丁頓四年前才前往非洲觀測日蝕,證實了愛因斯坦的廣義相對論,他絕未想到這位獻身神職的學生不久後將從廣義相對論推導出革命性的宇宙模型。

勒梅特於 1925 年返國,在魯汶大學兼職任教。1927 年發表論文,根據計算愛因斯坦的重力方程式所得出的解,主張銀河系外的星系高速移動是因為宇宙正在膨脹。勒梅特趁當年十月在比利時舉行的第五次索爾維會議(Solvay Conference, 史上最多天才齊聚一堂的一次會議),當面請教愛因斯坦的看法。愛因斯坦先告訴他有位俄國物理學家費利德曼(Alexander Friedmann)在 1922 年也曾得出同樣的解,認為這代表擴張的宇宙,但他當時就不苟同,如今也是;愛因斯坦告訴勒梅特:「你的計算雖然正確無誤,但對物理的掌握還不夠。」

但兩年後,愛因斯坦改變了看法,因為美國天文學家哈伯根據對天體的實際觀測發表論文,證實遙遠星系遠離地球的速度與相對於地球的距離成正比(稱為「哈伯定律」),並給出宇宙的膨脹速率(稱為「哈伯常數」)。但其實勒梅特的論文中早就敘述哈伯定律,所導出的膨脹速率也與哈伯常數幾乎相同,只因為勒梅特的論文是以法語發表在比利時的期刊,並未引起注意。雖然在愛丁頓的鼓勵下,他於 1931 年將原始論文翻譯成英文發表於英國皇家天文學會月刊,卻謙虛地略去自己計算宇宙膨脹速率那一整段,因而將哈伯定律與哈伯常數這兩項物理名詞的冠名拱手讓予哈伯。

但勒梅特並不在意,他於 1931 年中進一步提出宇宙是從一個「原始原子」開始擴張的學說,也就是如今所稱的「大霹靂」模型。

勒梅特雖然身為神父,卻謹守科學與宗教的分野。1951 年,教宗庇護十二世宣稱勒梅特的大霹靂理論為天主教的創世說提供了科學上佐證,但勒梅特卻反對這種說法。他認為大霹靂本身是中性的,既不支持也未駁斥他的宗教信仰,不應將兩者連結在一起。

勒梅特晚年將心力投注於數學計算,想是追求更純粹、更形而上的真理。1965 年宇宙背景輻射的發現終於證實了大霹靂理論,隔年勒梅特離開人世,不知他是欣慰地闔上雙眼,或是已經不在意了。

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。