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宇宙学常数

2015-2-16 09:54|查看:2554|评论:0|字体:小中大繁体

宇宙学常数（cosmological constant）或宇宙常数由阿尔伯特·爱因斯坦首先提出，现前常标为希腊文“Λ”，与度规张量相乘后成为宇宙常数项 $\Lambda g_{\mu\nu}$ 而添加在爱因斯坦方程中，使方程能有静态宇宙的解。若不加上此项，则广义相对论所得原版本的爱因斯坦方程（可说Λ为零）会得到动态宇宙的结果。

$R_{\mu \nu} - {\textstyle 1 \over 2}R\,g_{\mu \nu} + \Lambda\,g_{\mu \nu} = {8 \pi G \over c^4} T_{\mu \nu}$

这是出于爱因斯坦对静态宇宙的哲学信念。在哈伯提出膨胀宇宙的天文观测结果哈伯红移后，爱因斯坦放弃宇宙学常数，认为是他“一生中最大的错误”。

但是1998年天文物理与宇宙学对宇宙加速膨胀的研究则让宇宙学常数死而复生，认为虽然其值很小，但可能不为零。宇宙常数项的贡献被认为与暗能量有关。

宇宙学常数问题

根据广义相对论，宇宙真空里蕴藏的能量会产生引力场，真空能量密度 $\rho_{vac}$ 与宇宙学常数 $\Lambda$ 之间的关系为 $\rho_{vac}c^2=\Lambda c^4/8\pi G$ 。怎样计算真空能量密度是物理学尚未解决的一个大问题。最简单算法总和所有已知量子场贡献出的零点能，但这理论结果超过天文观测值120个数量级，被惊叹为“物理史上最差劲的理论预测”！这问题称为宇宙学常数问题。为什么从真空能量密度计算出的宇宙学常数，会与天文观测值相差这么大？到底是什么物理机制抵销这超大数值？解决这问题可能要用到量子引力理论。