簡介
喬治·愛德華·勒梅特 (1894.7.17-1966.6.20) 比利時天文學家和宇宙學家。他提出現代大爆炸理論。該理論認為宇宙開始於一個小的原始“超原子”的災變性爆炸。
第一次世界大戰期間,勒梅特作為土木工程師在比利時軍隊中擔任炮兵軍官。戰後進入神學院並於1923年接受神職,擔任司鐸。1923-1924年間在劍橋大學太陽物理實驗室學習,後到美國麻省理工學院學習,在那裡他了解了美國天文學家E.P.哈勃的發現和H.沙普利有關宇宙膨脹的研究。
在1927年任盧萬大學天體物理學教授時,勒梅特提出勒梅特宇宙模型,用這一理論,星系的退行可在愛因斯坦廣義相對論框架內得到解釋。雖然宇宙膨脹模型已早有人提出過,但經伽莫夫修改過的勒梅特理論在宇宙論中已居於主導地位。
勒梅特根據施瓦西度規(Schwarzschild vacuum solution)通過坐標變換得到勒梅特度規,這是一個引力作用下的自由下落度規。這個度規是勒梅特宇宙模型的基礎。其後羅伯遜與沃克發展了勒梅特度規,得到更高維度(三維)對稱的羅伯遜-沃克度規,作為伽莫夫提出的大爆炸宇宙模型的度規基礎。
勒梅特還研究過宇宙射線和三體問題,三體問題是用數學方法描述三個互相吸引的物體在空間中的運動。 勒梅特的主要著作有《論宇宙演化》(1933)和《原始原子假說》(1946)。
重要貢獻:提出有關宇宙起源的大爆炸理論。
生平
勒梅特1894年出生於比利時的沙勒羅伊,曾在比利時魯芬大學學習建築工程專業,後參軍服役,在第一次世界大戰期間擔任炮兵軍官,曾榮獲比利時十字軍勳章。
第一次世界大戰結束後,勒梅特回到魯芬大學,並在1920年取得博士學位,1923年接受神職成為神父。這期間,他利用比利時政府提供的獎學金曾先後訪問了英國劍橋大學、美國哈佛大學、麻省理工學院,在那裡勒梅特了解到哈勃、沙皮羅等人正在進行的工作。
1927年,勒梅特返回魯芬大學教授天體物理學。同年,勒梅特發表了愛因斯坦場方程的一個嚴格解,這個解後來被稱為弗里德曼-勒梅特-羅伯遜-沃爾克度規,並由此指出宇宙是膨脹的,最初起源於一個“原始原子”的爆炸。當時俄國數學家弗里德曼也發表了同樣的結果,但勒梅特並不知道弗里德曼的工作。
1931年,英國天文學家愛丁頓請人將其譯成英文發表,很快引起轟動。
1966年,勒梅特在魯芬逝世。
人物貢獻
1927年,勒梅特發表了阿爾伯特.愛因斯坦的廣義相對論方程式的解,這個解指出宇宙是膨脹的;它實質上與幾年前亞力山大.弗里德曼的發現相同,但勒梅特當時並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“試驗粒子”。
這篇論文當時幾乎沒有引起人們的注意(它發表在一家很不出名的刊物上),直到亞瑟?愛丁頓知道了這篇文章並請人將它譯成英文發表在1931年的《皇家天文學會月報》上,才引起了轟動,而這已經是在宣布發現了星系紅移和距離之間的關係(哈勃定律)之後了。此後,勒梅特提出了宇宙起源於一個‘原始原子’的思想,這個原始原子是只比太陽大30倍左右卻含有我們今天所見宇宙中全部物質的球。這個球像一個不穩定原子核的裂變那樣發生爆炸(過去200億到600億年間的某個時刻以前)而創造了膨脹的宇宙;所有這些最後都總結在他的著作《原始原子假說》(1946年發表)中。
這是第一次試圖從科學上說明導致宇宙開始膨脹的創造事件,雖然勒梅特的思想對1930年代大多數天文學家的觀點沒有很大的影響,但他成功地在廣大聽眾中普及了關於原始原子(或‘宇宙蛋’)的見解。當喬治?伽莫夫和他的同事在1940年代開始發展大爆炸思想時,他們比勒梅特更多地按照弗里德曼(伽莫夫過去的老師)的傳統進行研究,不過勒梅特終其餘生一直是大爆炸思想的堅定支持者,並親眼看到它被接受為標準宇宙模型。
相關事件
勒梅特剛剛開始研究宇宙時,絕大多數科學家相信宇宙已經存在了無限時間,而且整體形態基本保持未變。也就是說,宇宙恆古以來一直存在。從伊薩克·牛頓(Isaac Newton)到阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein),所有的科學家似乎都在確認一點:宇宙一直存在,且維持著恆定不變的狀態。
然而勒梅特沒有聽信前言。他轉到劍橋進行研究,重新審視了愛因斯坦的廣義相對論,並贊成其中的一些觀點,即宇宙不是在收縮,就是在膨脹。但是,愛因斯坦在其理論中加入了一個宇宙常數,以使其方程式能在恆定的宇宙條件下成立,對此勒梅特持有異議。勒梅特得出的結論是,宇宙處於不斷膨脹的過程中。
勒梅特持此觀點的原因在於,這一解釋與之前有關遙遠星系光色紅移的觀察結果相吻合。勒梅特認為,如果這些星系不斷移動遠離地球的話,那么紅移現象就可以得到解釋了。他於1927年發表了鹽酸結果和推理過程,但是基本沒有獲得關注。
兩年以後,埃德溫·哈勃證明了紅移現象的存在。於是勒梅特把他的觀點準備了一份副本寄給皇家天文學會成員阿瑟·愛丁頓(Arthur Eddington)這位英國天文學家意識到勒梅特的成果已經彌補了觀測結果和理論之間的差距,隨後皇家天文學會於1931年出版了勒梅特論文的英文版。即便如此,大部分科學家都和愛丁頓一樣,對宇宙有起源一說極不認同。“大爆炸”一詞正是劍橋天文學家弗萊德·霍伊爾(Fred Hoyle)為嘲笑這一觀點而生造出來的。
勒梅特預測宇宙在以一種隱定的狀態膨脹,但這就意味著,宇宙膨脹的速度太快,恆星和行星都來不及生成。為了解決這個問題,勒梅特採用愛因斯坦的宇宙常數的一個變體來加速宇宙的膨脹。愛因斯坦本人對此本不以為然,他早已把這個常數作為他職業生涯的最大錯誤給予摒棄,極不情願見到有人舊事重提。然而,1964年,新澤西貝爾實驗室的研究人員發現,無論他們把射電望遠鏡指向哪一點,都會收到同一個短波的干擾,一讀得出一個著名的結論,熱為此干擾是由於鴿子糞不斷滴在射電望遠鏡上形成的。最終,物理學家阿諾·彭澤斯(Arno Penzias)認識到,這個背景的短波干擾其實是大爆炸的遺留物。
勒梅特聽到這個發現時正躺在一家醫院裡,剛從一次突發性心臟病中恢復過來。到兩年後去世時,勒梅特已經可以確信,自己的理論是成立的。
大爆炸理論
有關宇宙起源的一種理論,認為宇宙的膨脹子太古時代的大爆炸而起。 “大爆炸宇宙論 ”認為:宇宙是由一個緻密熾熱的奇點於137億年前一次大爆炸後膨脹形成的 。1929年,美國天文學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,並推導出星系都在互相遠離的宇宙膨脹說。