Однако космологического принципа оказалось недостаточно. Эйнштейну потребовалось еще одно предположение, которое он определил в четвертой главе своего эссе под названием «О дополнительном слагаемом, которое следует добавить к уравнениям поля гравитации». Он показал, что уравнения общей теории относительности могут быть расширены без изменения их существенных свойств – а доказать это было непросто. Эйнштейн обозначил «недавно введенную универсальную константу» маленькой греческой буквой лямбда (X). Он назвал ее «космологическим слагаемым», или «космологической константой», потому что она приобретает значение только в масштабах Вселенной.
В первой модели, которую предлагала теория относительности, Вселенная была конечной, замкнутой, сферически искривленной и статичной – ее можно было представить в виде цилиндра, осью которого является время. С ходом времени свет и космические корабли могли бы обогнуть эту Вселенную «изнутри» и вернуться в исходную точку. Эта модель мира возможна в рамках теории относительности, но она нестабильна – даже малейшие возмущения могут привести к ее сжатию или расширению. Так как в такой Вселенной материя распределена приблизительно равномерно, в ней может существовать и универсальное «космическое время».
λ описывает кривизну пространства. Современные космологические измерения показывают, что величина должна быть очень маленькой. Она может быть положительной, отрицательной или нулевой. Теория ничего об этом не говорит: это должны показать астрономические наблюдения. В конце концов, все природные константы – это прежде всего результат наблюдений и измерений.
Эйнштейн подчеркивал, что в космических масштабах λ становится уникальной характеристикой космоса. А именно: от нее должны были бы зависеть как средняя плотность вещества, так и диаметр, объем и общая масса сферического пространства. Но Эйнштейн не давал оценки этих величин. Возможно, он просто не решился.
Однако он думал об этом, о чем говорят его письма. Он оценил плотность вещества в 10-22 грамма на кубический сантиметр, а радиус Вселенной – примерно в десять миллионов световых лет, что было в тысячу раз больше, чем расстояние до самых далеких звезд, известных в то время.
(Это противоречит современной точке зрения, согласно которой только Млечный Путь имеет диаметр 100 000 световых лет, а до самых отдаленных галактик, которые только можно наблюдать в современные гигантские телескопы, – более десяти миллиардов световых лет; средняя плотность вещества также намного меньше, чем думал Эйнштейн: 4,7 × 10-30 граммов на кубический сантиметр.)