相对论惊到了爱因斯坦

爱因斯坦被誉为继伽利略、牛顿之后人类最伟大的科学家，是现代物理学的开创者和奠基人之一。他的伟大贡献、他的想象力都是学生从小在学校里就开始接触了。

相对论是爱因斯坦最伟大的发现，这源于他一系列的思想实验，即所有一切都是在他头脑中假设、演绎、推断出来的，也因此他的想象力和思考能力被后人推崇备至。相对论，特别是广义相对论，非常奇妙地预言到了一系列宇宙奇特现象，但是当根据相对论推导出这些宇宙现象时，爱因斯坦却被惊到了以至于不敢相信，甚至否认。

对宇宙常数的反复

当年爱因斯坦研究引力与广义相对论时，人类的天文学知识还很落后，认为宇宙是静态而稳定的空间——既不膨胀，也不收缩。但爱因斯坦的公式却让他十分惊讶：公式表明宇宙要么在膨胀，要么在收缩，但就是不能保持静止！

面对着如此不符合“常识”的公式，爱因斯坦觉得他唯一的选择就是引进一个附加因素，以使他的理论导出一个静止不变的宇宙。这个附加因素就是宇宙常数，宇宙常数更准确的说法应该是“宇宙常量”，它代表着真空中有一种看不见的能量，其密度是一个常数，会产生宇宙排斥力。同引力相反，它随着天体之间距离的增大而增强。这是一个假想的、用以抵消引力作用的力。宇宙常数就是指这种宇宙空间中恒定的能量密度。我们只要调整这个常数，就可以平衡引力与宇宙排斥力，而得到静止且封闭的宇宙。

多年以后，美国天文学家哈勃发现宇宙在不断膨胀，颠覆了静态宇宙观，这时爱因斯坦才意识到自己的错误，就急急忙忙把方程中的宇宙常数项去掉了，并把宇宙常数称为自己“一生中最大的错误”。 

然而，令人惊奇的是，随着对膨胀宇宙的不断研究，天文学家发现膨胀速率在增加（河外星系在加速远离银河系），却没发现导致加速膨胀的因素是什么，于是便设想出暗物质和暗能量，尤其暗能量极可能是这种神秘因素。暗能量的发现告诉我们，爱因斯坦那作为与引力相抗衡的宇宙常数不仅确确实实存在，而且大大扰动了我们的宇宙，使宇宙的膨胀速率严重失控。在经历了一系列曲折后，被爱因斯坦抛弃的宇宙常数正在时间中复活。

对引力波犹疑不定

引力波是时空结构中的涟漪，几年前被科学家实际探测到了。它使天文学家多了一种研究宇宙的新方法，也预示着开启一个新的天文时代。它也是对爱因斯坦相关理论的重大验证，因为100年前他提出的广义相对论就推论出引力波必然存在。

但是，在广义相对论发表后的20年时间里，爱因斯坦却对引力波是否存在一直游移不定。因为在计算过程中，爱因斯坦发现时空中某个地方存在“奇点”，意味着无法在那里用数字表示引力波的大小。既然奇点无法表示，那就证明引力波不存在了。于是爱因斯坦写了论文寄出去准备发表，宣布引力波不存在。

事实上，问题出在奇点而非引力波。那个奇点只是坐标奇点，好比北极点。地球上任何地方可用经纬度来表示坐标，但北（南）极点例外，因为所有经线都经过那里。无法用数字表示，这不代表北极点不存在，更不代表无法到达那里。因此在那个所谓的奇点，引力波仍然可以到达。审稿人收到爱因斯坦的论文后，专门写了10页报告指出论文可能有错误，就退了回去。爱因斯坦对此很生气。

对其它推论也不相信

根据广义相对论，时空因引力而扭曲，最后必然出现一个极端——黑洞。黑洞是宇宙中极其特殊的存在，一切宇宙规则在那里都不起作用，因此它成为天文学研究的一个重要内容。但爱因斯坦对黑洞并不上心，更没有深入研究它。

还有时空扭曲，即大质量天体扭曲时空的效果非常明显，会形成类似透镜的效应。它相当于折射光线，把遥远光源处射过来的光改变方向，重新发射出去。爱因斯坦相信这个结果，但却不相信人们能看到它，还在论文中写道“这种现象不可能直接观察”。然而1979年，天文学家就观测到一个类星体所形成的像，这就是引力透镜现象。

爱因斯坦对自己理论所推导出的宇宙现象几乎都抱有怀疑，这说明广义相对论太超前了，它所预测到的宇宙奇异现象在当时根本无法观测和证实，也违背了当时的科学常识，连想象力如此丰富的爱因斯坦都无法接受。