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2020-05-01宇宙是靜是動？愛因斯坦宇宙的修正史
605 期
Author 作者
張峻輔／清華大學高能理論物理博士、高雄中學物理教師，開設《夸克、黑洞、相對論》多元選修課程，講授粒子物理學與相對論。
德西特的靜態宇宙
1916年夏天，也就是發表廣義相對論的隔年，愛因斯坦應老朋友，物理學家勞倫茲（Henrik Lorentz）與埃倫費斯特（Paul Ehrenfest）的邀請至荷蘭的萊頓大學（Universiteit Leiden）講學，從而結識荷蘭天文學家德西特（圖一）。德西特當時任職於萊頓大學天文學系，之後更擔任萊頓天文台台長直至去世。他具有主修數學的專業背景，擅長利用數學技巧解決天文問題，也因此德西特對於數學內容複雜的廣義相對論充滿濃厚興趣。
圖一：荷蘭數學家暨天文學家德西特。（Wide World Photos, public domain, Wikipedia）
當時第一次世界大戰尚在激戰之中，夾在德、英兩陣營之間的荷蘭力圖保持中立，反倒成為兩國科學研究交流的橋樑。德西特將愛因斯坦的論文轉寄給英國劍橋天文台主任愛丁頓（Arthur Eddington，圖二），後者是廣義相對論能被英語世界的天文學家認識的主要推手。與德西特一樣，愛丁頓是為數不多具有理解廣義相對論的數學技能的天文學家，他是以英語宣講廣義相對論的第一人，更以能使用非專業術語解釋抽象科學概念的能力而聞名，1923年愛丁頓出版《相對論的數學理論》（The Mathematical Theory of Relativity）一書，甚至被愛因斯坦評為是以各國語言撰寫相對論教科書的最佳呈現。
圖二：英國天文學家愛丁頓。（George Grantham Bain Collection, Library of Congress Prints and Photographs Division Washington, D.C., public domain, Wikipedia）
愛丁頓最出名的事蹟是由他率領的探險隊在1919年5月29日，於西非普林西比島拍攝日全蝕的照片，驗證畢宿星團中恆星的位置在白天與夜晚時有所不同，表示遙遠恆星發出的光線在經過太陽邊緣時確實被太陽的重力場偏折，且由照片推算出的偏折角與廣義相對論的預測吻合，從而證實愛因斯坦的理論，使他本人與愛因斯坦一躍成為全球知名的人物。
由於戰爭的阻礙，加上廣義相對論的內容對當代多數天文學家而言艱澀難懂，愛丁頓特地商請德西特為《英國皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）撰稿介紹廣義相對論，德西特在1916~1917年在該月刊接連發表三篇論文，題目皆是〈論愛因斯坦的重力理論及其天文學推論〉（On Einstein's Theory of Gravitation and its Astronomical Consequences），最後一篇發表於1917年11月，當中提出著名的德西特靜態宇宙模型。……【更多內容請閱讀科學月刊第605期】